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電氣自動化調研報告篇一

--自動化控制系統(tǒng)的應用

摘要

自動化控制系統(tǒng)應用領域廣泛，覆蓋了工業(yè)、農業(yè)、交通、科技、環(huán)保、國防、教育、生活等各方面，在國民經濟運行過程中發(fā)揮著不可替代的作用。目前，自動化控制系統(tǒng)行業(yè)的發(fā)展水平，已成為一個國家科技水平和綜合國力的重要體現(xiàn)。關鍵詞：自動化技術；自動控制系統(tǒng)；

一、自動化控制系統(tǒng)產業(yè)總體發(fā)展綜述

（一)世界自動化控制系統(tǒng)產業(yè)穩(wěn)步增長 據(jù)權威研究機構datamonitor統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2006年世界自動化控制系統(tǒng)產業(yè)(包括集散控制系統(tǒng)和可編程控制器兩大部分，不包括基于pc的工業(yè)控制系統(tǒng)和軟件)規(guī)模約為125億美元。美洲、歐洲和亞太地區(qū)市場規(guī)模分別為37億美元、41億美元和47億美元。2002～2006年復合增長率分別為5.8％、2.3％和5.3％。

今后幾年，世界自動化控制系統(tǒng)產業(yè)仍將保持快速增長態(tài)勢，預計到2011年，世界自動化控制系統(tǒng)產業(yè)規(guī)模將達到214億美元，其中，美洲、歐洲和亞太地區(qū)市場規(guī)模分別達到5l億美元、50億美元和63億美元，2006～2011年復合增長率將分別為6.7％、3.8％和6.0%。(二)發(fā)達國家高度重視自動化控制系統(tǒng)產業(yè)發(fā)展

縱觀世界，經濟發(fā)達國家都高度重視本國自動化控制系統(tǒng)產業(yè)的發(fā)展，將其視為國家的戰(zhàn)略重點之一。

歐洲地區(qū)工業(yè)自動化控制產業(yè)很發(fā)達，特別是德國大面積推廣應用自動化測控儀器系統(tǒng)，20世紀90年代就增加了350％的市場，帶動勞動生產率增率增長了1.9％。目前，自動化和控制是維持德國乃至全歐洲汽車和機械制造高品質的關鍵技術。在德國汽車生產車間里，大量使用了現(xiàn)現(xiàn)場總線、可編程控制器(plc)、運動控制、機器視覺、離散傳感器、hmi軟件等最新最先進的自動化產品。

美國將儀器儀表(自動化控制系統(tǒng)是儀器儀表大類產業(yè)中很重要的一大部分)納入信息技術產業(yè)并采取優(yōu)先發(fā)展的政策，加大戰(zhàn)略性投資。日本科學技術廳把自控測量傳感器技術列為21世紀首位發(fā)展的技術，已成為亞洲測量傳感器生產第一大國。

（三）自動化控制產品在節(jié)能環(huán)保和節(jié)約資源領域發(fā)揮重大作用

自動化控制產品廣泛應用于冶金、石油、化工、建材、機械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保等各行各業(yè)，在節(jié)能環(huán)保和節(jié)約資源領域發(fā)揮著重要作用。

集散控制系統(tǒng)(dcs)是一種分布式控制系統(tǒng)，從傳統(tǒng)的儀表盤監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展而來，面向大型工業(yè)生產領域。它適用于電力、化工等行業(yè)連續(xù)性生產過程的監(jiān)視與控制，強調連續(xù)過程控制精度，可實現(xiàn)pid、前饋、串級、多級、模糊、自適應等復雜控制，適用于工藝過程復雜、被控設備多、控制點數(shù)龐大的系統(tǒng)。如在火電廠脫硫裝置中采用dcs控制產品對火電廠排放超標的煙氣進行脫硫處理，可實現(xiàn)煙氣達標排放、保護生態(tài)環(huán)境以及避免人體受到有害氣體直接或間接的損害。

可編程控制器(plc)是一種控制裝置，從傳統(tǒng)的繼電器回路發(fā)展而來，面向一般工業(yè)控領域。它的發(fā)展基于制造業(yè)的現(xiàn)場設備控制需求，強調開關量邏輯控制，適用于小型自控場所。如在筑物自動化中采用plc系統(tǒng)控制照明、供暖、空調，可實現(xiàn)節(jié)省能源的目的；在電站、化工、印染和造紙等行業(yè)的污水處理過濾系統(tǒng)中采用plc產品，不僅可提高污水處理自動化程度和安全可靠性，而且清污效果好、排污耗水量少，達到節(jié)能環(huán)保的效果。

二、關鍵產品市場及技術發(fā)展動向

(一)集散控制系統(tǒng)(dcs)：信息化、集成化 ⒈ 市場快速增長 據(jù)美國automation research corp(arc)發(fā)布的報告預測，世界集散控制系統(tǒng)(dcs)市場以每年7％的增長率快速增長，并將從2006年的約125億美元發(fā)展到2011年的210億美元。尤其是亞洲dcs市場需求將高速增長，2006年亞洲dcs市場銷售額約為38億美元，到2010年將達到60億美元。

增長的原因主要得益于以上這些國家基礎設施工業(yè)如煉油、化工、電力、油氣、能源等行業(yè)投資項目的增加促進該國自動化工業(yè)的發(fā)展，從而導致對集散控制系統(tǒng)的需求大增。

目前，dcs主要集中在美國、日本、德國等發(fā)達國家，如美國霍尼韋爾(honeywell)、?？怂共_(foxboro)、西屋(westing house)；日本橫河電機(yokogawa)、日立；德國西門子等。國內知名的dcs生產商主要有：北京和利時、浙大中控和上海新華控制技術集團等。經過近30年的發(fā)展，集散控制系統(tǒng)已經進入第四代。honeywell公司推出的experion pks系統(tǒng)、emerson公司的plantweb(emerson proce management)、橫河電機公司的r3(prm——工廠資源管理系統(tǒng))、abb公司的industrial it系統(tǒng)等都是新一代dcs的代表，國內的和利時公司也推出了自己的第四代dcs-macs—smartpro系統(tǒng)。⒉ 向信息化、集成化和開放化方向發(fā)展 ⑴信息化

計算機技術、網(wǎng)絡技術、通信技術的發(fā)展推進了dcs的信息化進程，信息化已經不是以控制功能為主的控制系統(tǒng)，而是一個充分發(fā)揮信息管理功能的綜合平臺系統(tǒng)。dcs實現(xiàn)的信息化功能主要包括以下幾方面：

① scada功能

scada(supervisorv control and data acquisition，數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制)功能包括通過各種通信協(xié)議實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，對各種實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、報警信息、事故記錄等進行存儲，分類、綜合和顯示；各種方式的信息顯示和傳送，如屏幕顯示、遠程瀏覽顯示及無線終端顯示等。幾乎所有的第四代dcs都提供了比較全面的scada功能。如experion pks中，通過digital video manager 實現(xiàn)圖像的傳輸和顯示；通過dsa（distributed system architecture）用戶可實現(xiàn)全球聯(lián)網(wǎng)；通過hmi web technology用戶可實現(xiàn)任何位置的人機界面的組態(tài)；通過esenrer用戶可以安全地訪問過程信息，還有遠程監(jiān)控，支持無線終端等功能。

②設備管理和智能維修功能

第四代dcs通過智能化現(xiàn)場信號處理模塊的自診斷功能實時對dcs系統(tǒng)本身的部件自動診斷，而且一般都提供冗余措施，在關鍵部件發(fā)生故障時報警并自動切換到冗余備件上，保證設備正常工作，還能通過現(xiàn)場總線技術對現(xiàn)場儀表的運行狀態(tài)自動診斷，并可實現(xiàn)自動校正，確保各變送器和執(zhí)行器正常工作。例如，emerson公司的piantweb系統(tǒng)，honevwell公司的aetman pks系統(tǒng)等都提供了這樣的功能。

③還包括能源管理、批處理和配方管理、支持開放的數(shù)據(jù)庫接口和多種流行標準網(wǎng)絡接口等功能。

(2)集成化

dcs的集成化主要體現(xiàn)在功能的集成和產品的集成。過去的dcs廠商基本是以自主開發(fā)為主，提供的系統(tǒng)也是自己的，如今的dcs廠商更強調系統(tǒng)的集成性，dcs中除保留傳統(tǒng)dcs所實現(xiàn)的過程控制功能之外，還集成了plc(可編程控制器)、rtu(遠程終端設備)、fcs(現(xiàn)場總線)、各種回路調節(jié)器、各種智能采集或控制單元等。此外dcs廠商不再把開發(fā)組態(tài)軟件或制造各種硬件單元視為核心技術，而是對dcs的各個組成部分采用第三方集成方式或oem方式。(3)開放化

隨著網(wǎng)絡技術、數(shù)據(jù)庫技術以及現(xiàn)場總線技術的發(fā)展，為dcs系統(tǒng)的開放創(chuàng)造了條件。各dcs廠家競爭的加劇，促進了細化分工與合作，各廠家放棄了原來由自己獨立開發(fā)的模式，變成集成與合作的開發(fā)模式，有力地推動了系統(tǒng)的開放。dcs的開放性體現(xiàn)在與第三方產品的互連上，主要體現(xiàn)在：在企業(yè)管理層支持各種管理軟件平臺連接；在工廠車間層支持第三方先進控制產品、scada平臺、mes產品、batch處理軟件，同時支持多種網(wǎng)絡協(xié)議(主要是以太網(wǎng))；在裝置控制層可以支持多種dcs單元、plc、rtu、各種智能控制單元等，以及各種標準的現(xiàn)場總線儀表與執(zhí)行機構。3．融入現(xiàn)場總線技術，打造更完善的綜合系統(tǒng)

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(fcs)作為一種雙向串行多節(jié)點的數(shù)字通信系統(tǒng)，有很多dcs無法比擬的優(yōu)點。有許多專家、學者甚至預言現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)將取代dcs，但是由于技術上、標準上以及經濟性等多方面的原因，fcs不可能在短時間內完全取代dcs，所以既要利用現(xiàn)場總線技術的先進性，又要考慮客觀實際，目前過程控制系統(tǒng)大多采用了將現(xiàn)場總線集成于dcs的思想

傳統(tǒng)意義上的dcs實現(xiàn)分散控制、集中管理，但實際上，dcs的控制功能并沒有真正的分散化，管理功能主要是監(jiān)控和協(xié)調。因此，在未來的發(fā)展中，dcs將與fcs集成，充分發(fā)揮dcs的監(jiān)控、管理和決策功能以及fcs的現(xiàn)場智能儀表的控制和通信功能，實現(xiàn)生產過程控制的徹底分散化、網(wǎng)絡化，使系統(tǒng)配置達到最優(yōu)，實現(xiàn)完整的控制、管理網(wǎng)絡架構。4．中小型dcs需求日益擴大

以前dcs主要應用于石油、化工、鋼鐵等行業(yè)的大型企業(yè)，而眾多的中小型企業(yè)相對而言資金比較緊張，也沒有必要上很大規(guī)模的dcs，但卻迫切需要進行技術改造，提高控制系統(tǒng)的自動化程度,同樣需要適合的中小型dcs系統(tǒng)。因此，中小型dcs市場具有很大的開拓空間。中小型dcs同大型dcs相比，可靠性要求沒有那么高，甚至可不要冗余；靈活性也較大，完全沒有必要像大型dcs那樣占用專門的監(jiān)控室。為了占據(jù)中小型系統(tǒng)市場，目前，國內外不少著名的dcs公司都推出了自己的中小型dcs，如honeywell公司的plantscape scada,國內和利時公司的focs等。

(二)可編程控制器(plc)：高速度、大容量 ⒈ 市場規(guī)模不斷擴大

由于全球經濟快速發(fā)展特別是各個領域的制造企業(yè)的快速發(fā)展，帶來了可編程控制器(plc)以及各種自動化產品和服務的健康增長。據(jù)arc發(fā)布的報告，2006年全球可編程控制器(plc)市場約為83億美元，今后五年預計還將以7.3％的年復合增長率增長，到2011年將達到120億美元。

2006年，plc的最大市場仍在歐洲、中東和北美，但亞太地區(qū)近年來受到了更多的關注，快速增長的市場需求為plc產品帶來了更多的機會和巨大的潛力。尤其是中國由于良好的商業(yè)環(huán)境，為全球制造業(yè)提供了投資建廠的難得機會。迅速攀升的外商在華直接投資，以及快速增長的中國市場需求也帶動了中國plc市場的飛速發(fā)展。據(jù)arc預測，未來5年，中國的plc市場將以12.4％的年均增長率強勁發(fā)展，中國plc市場規(guī)模將由2006年的約7.5億美元增長到2011年的13億美元。

⒉ 制造業(yè)集中在歐美日

目前，plc制造企業(yè)主要集中在歐美日等發(fā)達國家。歐美以大中型plc聞名，日本以小型plc著稱。

美國是plc生產大國，有100多家plc廠商，著名的有a-b公司、通用電氣(ge)公司、莫迪康（modicon）公司、德州（ti）公司和西屋公司等。其中a-b公司是美國最大的plc制造商，其產品約占美國plc市場的一半。a-b公司產品規(guī)格齊全、種類豐富，其主推的大中型plc產品是plc-5系列。該系列為模塊式結構。德州儀器（ti）公司的小型plc新產品有510、520和ti100等，中型plc新產品有ti300、5ti等，大型plc有pm550、530、560、565等系列。

德國的西門子(siemens)公司、aeg公司、法國的te公司是歐洲著名的plc制造商。德國西門子的電子產品以性能精良而久負盛名。在中、大型plc產品領域與美國的a-b公司齊名。西門子plc主要產品是s5、s7系列。s7系列是西門子公司在s5系列plc基礎上近年推出的新產品，其性能價格比高，其中s7-200系列屬于微型plc；s7-300系列屬于中小型plc；s7-400屬于中高性能的大型plc。

日本的小型plc最具特色，在小型機領域中頗具盛名。日本有許多plc制造商，如三菱、歐姆龍、松下、富士、日立、東芝等，在世界小型plc市場上，日本產品約占有70％的份額。

三菱公司較早的plc產品是小型機f系列及其升級產品f1／f2系列。繼f1／f2系列之后，三菱公司又推出fx系列和fx2系列，在容量、速度、特殊功能、網(wǎng)絡功能等方面都有了全面的加強。fx2n是近幾年推出的高功能整體式小型機，它是fx2的換代產品，各種功能都有了全面的提升。近年來還不斷推出滿足不同要求的微型plc，如fxos、fxls、fxon、fxin及α系列等產品。

歐姆龍(omron)公司的plc產品，大、中、小、微型規(guī)格齊全。微型機以sp系列為代表，其體積極小，速度極快；小型機有p型、h型、cpm1a系列、cpm2a系列等；中型機有c200h、c200hs、c200hx、c200hg系列；大型機有c1000h、c2000h、cv等。松下公司的plc產品中，fp0為微型機，fpl為整體式小型機，fp3為中型機，fp5／fp1o、fpl0s、fp20為大型機。3．應用領域不斷擴大

目前，plc已廣泛應用于冶金、石油、化工、建材、機械制造、電力、汽車、輕工、文化娛樂等各行各業(yè)。隨著plc性價比不斷提高，其應用領域不斷擴大。如在日本，plc的應用范圍已從傳統(tǒng)的產業(yè)設備和機械的自動控制，擴展到以下應用領域：中小型過程控制系統(tǒng)、遠程維護服務系統(tǒng)、節(jié)能監(jiān)視控制系統(tǒng)，以及與生活相關聯(lián)的機器、與環(huán)境關聯(lián)的機器，而且均有急速上升趨勢。值得注意的是，隨著plc和dcs相互滲透，兩者界線日趨模糊，plc從傳統(tǒng)的應用于離散的制造業(yè)向應用到連續(xù)的流程工業(yè)擴展的趨勢更加明顯。

4．向高速度、大容量、多品種方向發(fā)展

為了提高plc的處理能力，要求plc具有更好的響應速度和更大的存儲容量。因此，向高速度、大容量發(fā)展是大勢所趨。目前，plc的掃描速度已成為很重要的一個性能指標，有的plc的掃描速度可達o．1ms／k步左右。在存儲容量方面，有的plc最高可達幾十兆字節(jié)。為了擴大存儲容量，有的公司已使用了磁泡存儲器或硬盤。

當前中小型plc比較多，為了適應市場的多種需要，今后plc要向多品種方向發(fā)展，特別是向超大型和超小型兩個方向發(fā)展。現(xiàn)已有i／o點數(shù)達14336點的超大型plc，其使用32位微處理器，多cpu并行工作和大容量存儲器，功能強。同時，小型plc由整體結構向小型模塊化結構發(fā)展，使配置更加靈活。為了市場需要已開發(fā)了各種簡易、經濟的超小型和微型plc，最小配置的i／o點數(shù)為8～16點，以適應單機及小型自動控制的需要，如三菱公司α系列plc。

(三)現(xiàn)場總線(fieldbus)：協(xié)調共存性、開放性 1．新興市場增幅最大近年來，現(xiàn)場總線方案呈現(xiàn)快速增長趨勢，現(xiàn)場總線目前正越來越被更多的工業(yè)領域中的用戶所接受。根據(jù)arc發(fā)布的報告，2006年全球現(xiàn)場總線市場約為8.317億美元，預計在未來的5年內，其年復合增長率將達到22.3％，預計至2011年，此市場將達到22.79億美元。其中，巴西、俄羅斯、印度和中國等發(fā)展中國家現(xiàn)場總線的增長幅度最大。arc的研究報告中將亞洲/大洋州地區(qū)稱之為“現(xiàn)場總線增長發(fā)動機”，年復合增長率接近32％；報告預測，拉丁美洲現(xiàn)場總線增長率，包括iec的多種現(xiàn)場總線協(xié)議在內，接近34%。

根據(jù)arc的觀點，現(xiàn)場總線需求全球增長大部分要歸功于它的強有力功能，它們既能實現(xiàn)設備管理用上現(xiàn)場數(shù)據(jù)，又能通過德國技術監(jiān)督協(xié)會認證的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡實現(xiàn)與安全系統(tǒng)的連接和借助于opc等技術實現(xiàn)其應用。

arc預期，隨著廠商投資力度的加大，現(xiàn)場總線解決方案的功能將會擴大，從而使其應用范圍更大，既能用于規(guī)模最大的企業(yè)，又能作為在功能性上發(fā)展的有針對性的解決方案。

⒉ 現(xiàn)場總線種類和標準繁多

由于在現(xiàn)場總線技術的開始階段沒有一個統(tǒng)一的國際標準，各企業(yè)和企業(yè)集團相繼開發(fā)自己的總線產品，制定現(xiàn)場總線標準，形成了百花齊放的局面。目前，世界上存在著大約四十余種現(xiàn)場總線，如法國的fip和德國西門子公司的profibus總線，挪威的fint、美國埃施朗(echelon)公司的lonworks現(xiàn)場總線，德國菲尼克斯電氣(phenix contact)公司的interbus現(xiàn)場總線，德國博世(bosch)公司的現(xiàn)場can總線，德國羅斯蒙特（rosemount）公司的hart現(xiàn)場總線，瑞士卡羅(carlo gavazzi)公司的dupline現(xiàn)場總線，丹麥procedata公司的p-net現(xiàn)場總線，peterhans公司的f-mux現(xiàn)場總線，以及asi(actratursensorinterface)，modbus,sds，arcnet等，還有國際標準組織一基金會現(xiàn)場總線fe： fieldbus foundation，worldfip，bitbus，美國的devicenet與vontrolnet等等。這些現(xiàn)場總線大多用于過程自動化、醫(yī)藥領域、加工制造、交通運輸、國防、航天、農業(yè)和樓宇等領域，大概不到十種的總線占有80％左右的市場。

而且，各種總線都有其應用的領域。比如ff、profibus-pa適用于石油、化工、醫(yī)藥、冶金等行業(yè)的過程控制領域；lonworks、profibus-fms、deviecenet適用于樓宇、交通運輸、農業(yè)等領域；deviecenet、profibus-dp適用于加工制造業(yè)，而每種現(xiàn)場總線都力圖將其應用領域擴大，彼此滲透。3．向協(xié)調共存性和開放性方向發(fā)展

由于行業(yè)、地域、經濟利益等多種原因，目前在不同領域形成多個頗具影響力的總線標準，造成在眾多領域總線標準各異。目前各重要制造商，除力推自己的總線產品之外，也都力圖開發(fā)總線兼容接口技術，將自己的總線產品與其他總線連接，在國際標準中出現(xiàn)各類總線標準協(xié)調共存的局面。

同時，現(xiàn)場總線還有向著開放統(tǒng)一方向發(fā)展的趨勢。雖然這種趨勢現(xiàn)在看來為時尚早，但從用戶角度看，多種總線并立決不是一件好事。由于現(xiàn)場總線采用完全不同的通信協(xié)議，要解決這些不同標準之間的相互兼容和互操作性問題，就必然會增加用戶的投資和使用維護的復雜性。統(tǒng)一的tcp／ip協(xié)議使得internet網(wǎng)絡快速發(fā)展的經驗和以太網(wǎng)標準的許多進步，使一直為現(xiàn)場總線不同協(xié)議的兼容問題所困擾的工業(yè)界看到一線希望。許多現(xiàn)場總線組織正致力于發(fā)展ethernet/ip技術，以太網(wǎng)以其廉價高速方便的特性被引入底層網(wǎng)絡，不僅方便現(xiàn)場層、控制層和管理層在垂直面的集成，更能降低在水平層面的集成成本。當然，要使工業(yè)以太網(wǎng)最終成為統(tǒng)一的總線標準還有許多技術問題有待解決(如總線供電、本征安全等)。

4．高速現(xiàn)場總線的設計和開發(fā)成為競爭焦點

現(xiàn)場總線技術發(fā)展體現(xiàn)在兩方面：一是低速現(xiàn)場總線領域的發(fā)展和完善；二是高速現(xiàn)場總線技術的發(fā)展。

目前，現(xiàn)場總線產品主要是低速總線產品，應用于運行速率較低的領域，對網(wǎng)絡的性能要求不是很高。高速現(xiàn)場總線主要應用于控制網(wǎng)內的互連，連接控制計算機、plc等智能程度較高、處理速度快的設備以及實現(xiàn)低速現(xiàn)場總線網(wǎng)橋間的連接，它是充分實現(xiàn)系統(tǒng)的全分散控制結構所必需的。到目前為止，這一領域還比較薄弱。因此，高速現(xiàn)場總線的設計、開發(fā)將是競爭十分激烈的領域，這也將是現(xiàn)場總線技術實現(xiàn)統(tǒng)一的重要機會。而選擇什么樣的網(wǎng)絡技術作為高速現(xiàn)場總線的整體框架將是其首要內容。

三、

（一）石油化工自動化技術的應用

石油化工工業(yè)自動化技術隨著工藝和裝備技術的不斷發(fā)展而發(fā)展，從初期簡單的手工操作到連續(xù)工藝及負荷不斷加大，對生產穩(wěn)定性要求越來越高，對控制的要求及自動化水平也越來越高，儀表使用越來越普遍，從簡單回路的閉環(huán)控制到單元裝置的全面自動化，使用的控制工具也從氣動單元組合儀表、電動單元組合儀表到dcs的廣泛應用；控制水平也從單參數(shù)簡單控制回路到多變量復雜控制回路，先進控制系統(tǒng)、優(yōu)化控制系統(tǒng)在各種場合都有成功應用的典范。

（1）現(xiàn)場總線（fieldbus）是應用于生產現(xiàn)場，在現(xiàn)場儀表（包括變送器、執(zhí)行器、記錄儀，單回路調節(jié)器、可編程序控制器等）之間、現(xiàn)場儀表和控制設備之間實現(xiàn)全數(shù)字化、串行、雙向、多變量數(shù)字通信的網(wǎng)絡互連技術。它的出現(xiàn)，給工業(yè)控制技術領域產生了非常大的影響。

雖然現(xiàn)場總線國際標準iec61158包含了ff、profibus、controlnet、worldfip、p-net等在內的八種類型（現(xiàn)已增加到十種類型）的現(xiàn)場總線，沒有實現(xiàn)它最初的“制定單一現(xiàn)場總線”的目標，同時也宣告了多種現(xiàn)場總線并存的局面已經形成。但與現(xiàn)有的dcs、plc等相比，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)fcs由于具有的全數(shù)字多點通信、現(xiàn)場設備狀態(tài)可控、開放性、互可操作并能實現(xiàn)分散控制等特點，仍然是石油化工行業(yè)基礎自動化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

（2）現(xiàn)場總線與dcs相結合將現(xiàn)場總線技術集成到現(xiàn)有控制系統(tǒng)中，將現(xiàn)場總線智能儀表連接到dcs上，利用dcs豐富而成熟的控制功能和軟、硬件產品帶動現(xiàn)場總線的推廣應用。一般來講，現(xiàn)場總線與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)之間的集成主要有三種途徑：一是現(xiàn)場總線在dcs、plc的i/o層次上的集成，現(xiàn)場總線設備作為i/o卡件集成在dcs、plc中；第二是現(xiàn)場總線集成在dcs、plc網(wǎng)絡上，現(xiàn)場總線設備通過網(wǎng)關集成到dcs、plc上，統(tǒng)一組態(tài)、監(jiān)控與管理；第三則是獨立fcs與dcs、plc之間的信息集成，即fcs與dcs、plc都獨立工作，兩者之間通過網(wǎng)關實現(xiàn)信息的映射與互訪。在目前傳統(tǒng)控制系統(tǒng)仍在大量使用的情況下，以上幾種方法不僅可以利用dcs、plc成熟的技術與經驗，也可以發(fā)揮現(xiàn)場總線的優(yōu)勢。

同時，在現(xiàn)場總線推廣應用的基礎上，逐步完善管控一體化功能。利用現(xiàn)場總線的全數(shù)字通信功能，收集現(xiàn)場智能設備所提供的大量非控制信息，建立現(xiàn)場智能設備數(shù)據(jù)庫，建立和完善現(xiàn)場智能設備的遠程狀態(tài)監(jiān)控、故障診斷、預防維護、在線調校等遠程管理功能，實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的一體化管理與控制。

（二）鋼鐵過程自動化技術

隨著經濟的迅猛發(fā)展及激烈的市場競爭，我國正經歷從一個高速增長期到以科學發(fā)展觀統(tǒng)領鋼鐵工業(yè)發(fā)展的轉軌過程。轉變增長方式、結構優(yōu)化調整成為了行業(yè)中心，任務特別是在面臨世界金融危機的形勢下，加速淘汰落后生產能力，加快提升科技開發(fā)與創(chuàng)新能力，發(fā)展循環(huán)經濟，降低消耗，降低成本，生產適銷對路、市場急需的產品已成為發(fā)展的重要特征。正是基于這種特定變化的市場環(huán)境的壓力，以及發(fā)展的技術環(huán)境驅使，近年來，作為鋼鐵業(yè)發(fā)展重要技術支柱的自動化系統(tǒng)，也有許多變化與提高。在鋼鐵過程自動化系統(tǒng)的技術組成中，包含的內容很多，這里就檢測技術、控制技術、系統(tǒng)化技術等方面展開，它們是鋼鐵過程自動化系統(tǒng)的基礎和核心，從而也映射了系統(tǒng)總體的現(xiàn)狀與發(fā)展動向。

2.1 檢測技術 1、應用現(xiàn)狀

生產過程的檢測傳感技術的發(fā)展，源于生產過程質量、能耗、環(huán)境和安全等的需求推動，而應用的檢測技術也給鋼鐵生產過程的控制和產品質量提供了堅實的技術保障。毋用置疑，給予檢測技術推動的發(fā)展有很大影響的是市場對生產過程需求的變化。近年來，除了原來用于過程控制的檢測外，很明顯地加強了對產品（包括中間產品）的缺陷等質量的檢測、原材料的檢測、環(huán)境安全檢測，其中大部分以信息反饋的方式進入了自動化系統(tǒng)。鋼鐵生產過程中過程檢測技術在系統(tǒng)中所起的作用與地位示意如圖1所示。粗線箭頭代表現(xiàn)在主要的信息流向，細線箭頭為輔助流向而虛線箭頭為今后傳感信息。

圖1 鋼鐵生產過程中過程檢測技術作用與地位

（1）過程控制檢測

鋼鐵過程檢測有許多對象，其絕對量檢測有：溫度、尺寸等如下表所示：

表一：鋼鐵過程檢測

過程檢測以基本狀態(tài)量的檢測為基礎。它體現(xiàn)了系統(tǒng)對象的能觀性，也對應了系統(tǒng)的能控性。因此，檢測技術對控制系統(tǒng)有很強的制約，它直接關系到系統(tǒng)能夠實現(xiàn)的自動化水平。系統(tǒng)對象的檢測，考慮了兩個部分，即被控對象及其環(huán)境。如：軋制過程在線連續(xù)測量軋件尺寸的能力和水準，決定了軋制可控程度和質量。熱軋過程測量是在相對高的振動和高溫、水流、氧化層粉層等干擾下實現(xiàn)的。鋼材軋制過程中紅外溫度掃描和成像，ccd鋼板寬度測量和板頭尾形狀測量技術的開發(fā)極大提高了軋制過程的自動化水平。而軋制過程熱軋板形控制和控軋控冷技術將溫度測量要求在惡劣的環(huán)境下擴展到多點、動態(tài)、高速和高精度水準。

（2）關于表面、內部缺陷檢測

鋼鐵生產過程涉及到產品質量方面。從表面缺陷、甚至是表面微細缺陷的檢測到內部缺陷的檢測。如：鑄坯表面缺陷檢測識別、板材的平直度、凸度檢測，涂鍍產品覆層檢測到管、線、型材等產品表面缺陷的在線檢測和各種新型的高分辨率的表面缺陷檢測和針孔檢測，進而到以δ值測量儀為代表的鋼材內部質量檢測技術的應用過程，充分反映了對產品質量檢測要求的深化。（3）關于在線的原材料質量檢測

鋼鐵生產的過程控制，既要考慮原材料是正常質量的情況，又要防止不能應對或無法預期的原材料變化和缺陷的發(fā)生。因此，除具備了燒結礦、煤、焦水份的紅外、微波、中子射線檢測、煤灰份檢測、鐵水硅、硫成份分析檢測外，作為在線的原材料質量檢測，重要的是硅鋼板的硅素含有率的檢測等。（4）關于環(huán)境安全的檢測

鋼鐵生產過程，嚴格控制有礙于環(huán)境安全的有害物質的泄漏與排放。避免造成不良甚至于嚴重后果。因此，關于環(huán)境安全的檢測是必須的。目前有:燒結過程粉塵排放量、成份檢測、高爐gas回收量和成份檢測、焦爐gas回收量和成份檢測、冶煉過程粉塵排放量和gas成份檢測、加熱爐排放廢氣成份檢測、酸洗涂鍍等廢液排放檢測、水循環(huán)和排放的水質檢測等。2、發(fā)展動向

（1）從使產品質量穩(wěn)定化發(fā)展到使產品高質量化

這是持續(xù)性開展的方向。伴隨it技術的進展、傳感器的高性能化、數(shù)據(jù)處理的高速化，對應于檢測需求的高層次化，使以往不能達到的檢測水準現(xiàn)在則有可能達到。其中，引人注目的是廣泛應用圖象化處理方法。2.2 控制技術

1、應用現(xiàn)狀

在鋼鐵過程自動化中，除了順序控制外，最廣泛采用的基礎控制是作為經典控制的前饋（ff）/反饋（fb）（如下圖所示）或其組合方式的實用控制和以模型為基礎的高級控制術在鋼鐵過程的控制中起著極其重要的作用。

圖2 轉爐煉鋼廠鍋爐汽包水位的自動控制（前饋/反饋控制）

為保證煉鋼生產的需要，在生產中常采用前饋/反饋調節(jié)自動給水系統(tǒng)，經過無數(shù)次的調改調節(jié)參數(shù)，系統(tǒng)中配上一些報警連鎖裝置，最終確保安全生產的需要?。?）前工序過程

由于能控性受制于能觀性的原因，目前，高爐、轉爐的模型均多為操作指導模型，特別是高爐為大規(guī)模非線性系統(tǒng)，應用控制理論的建模工作極其困難。大致經歷了兩個階段：首先，通過從過程機收集的數(shù)據(jù)，借助于數(shù)學模型，計算出反映高爐爐況的指標，從而為高爐爐長提供高爐運行狀態(tài)指導高爐操作的go-stop系統(tǒng)；其次，綜合了專家的實踐經驗和有關理論研究，通過ai技術與信息處理來對爐況的現(xiàn)狀、未來趨勢作出預報、給出最佳操作方針以達到指導高爐爐長對高爐冶煉過程的控制。如今，已普遍采用專家系統(tǒng)進行高爐的生產支持系統(tǒng)和借助于經驗的智能型爐況診斷系統(tǒng)。煉鋼過程以轉爐吹煉為中心，通過吹煉模型的高級化控制工程網(wǎng)版權所有，提高了鋼水溫度、成分命中率和縮短處理時間。（2）軋鋼工序過程

線性近似的軋制壓力與軋機剛度靜態(tài)模型與近似電氣、液壓系統(tǒng)及張力發(fā)生機構動特性的動態(tài)模型的組合來描述。板厚及張力控制可通過應用最優(yōu)控制、魯棒控制等技術來實現(xiàn)。多變量控制技術應用于熱軋活套器存在的板張力與活套量（活套高度）的變量耦合情況以及應用于冷軋板形的軋制力變化補償、軋輥溫度凸度補償及輥磨損補償?shù)那闆r。另外，模型預測控制也應用于熱軋薄板的蛇行控制而基于混合系統(tǒng)（hbs）模型技術用來改善熱軋板的寬度控制等。（3）連續(xù)處理線工序

除連續(xù)涂鍍線實現(xiàn)了全線的速度與張力控制外，還進行把控制技術與操作訣竅結合的涂層智能（ai）的應用等。即由于實際生產中，存在爐內輻射熱使帶鋼溫度測量困難且又無法測定合金狀態(tài)的情況下，建立并應用融合以操作人員的訣竅（know–how）為準則的智能控制提高了成品收得率。

2、發(fā)展動向

（1）以實現(xiàn)高質量、多品種、短交貨期、穩(wěn)定化生產為目標需求的控制技術開發(fā)仍是主線。主要特點為：

通過控制與操作經驗結合來克服過程非線性問題。為克服非線性，考慮與操作經驗訣竅的結合問題。即以控制理論為核心的控制技術不僅通過調整系統(tǒng)的動態(tài)特性取得提高質量和收得率的實效，而且還把操作技能納入技術體系，這給新產品的量產化帶來了希望。與相關領域的合作，不僅要有系統(tǒng)控制技術與檢測領域的合作，而且要在計算機能力不斷提高的背景下，通過與智能技術、過程解析技術、材料科學等多領域的合作控制工程網(wǎng)版權所有，來開創(chuàng)自動化的新局面。（2）以“在線最優(yōu)化”為核心的過程控制 鑒于大量數(shù)據(jù)的在線實時處理已成為現(xiàn)實，鋼鐵業(yè)正著力研究基于大規(guī)模數(shù)據(jù)的高水準建模技術及控制技術來實現(xiàn)在線最優(yōu)化。由于it技術的高速發(fā)展，不僅使原來高速響應困難的模型預測控制等最新控制理論在鋼鐵業(yè)的應用出現(xiàn)了轉機。經由網(wǎng)絡大規(guī)模采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)挖掘的知識發(fā)現(xiàn)，為結構優(yōu)化創(chuàng)造了條件。

以過程穩(wěn)定、技術經濟指標為目標，對關鍵工藝參數(shù)在線連續(xù)檢測基礎上，綜合利用預測技術及在線仿真來進行多變量最優(yōu)化及實現(xiàn)工序間最優(yōu)化，而基于可視化技術與基于大量數(shù)據(jù)的信息趨勢引導技術支持穩(wěn)定化生產。

（3）期盼突破高爐過程自動化的難點 高爐是鋼鐵過程自動化的最難點，國內外正著力沿著從操作指導→半自動化→全自動的途徑緩緩前進。雖然爐頂裝入物控制及熱風爐燃燒控制等也能部分自動化，但把握高爐整體的生產控制關鍵是高爐整體過程模型及基于檢測高爐底部反應狀況及現(xiàn)象解析的傳感器與模型的開發(fā)。而通過智能控制與實用控制結合等手段，來實現(xiàn)廣義的鋼鐵生產過程的高性能閉環(huán)控制則也是可實施途徑。即基于用戶知識庫的閉環(huán)控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)配料、焦比、堿度、噴吹等目標的在線控制。它將進一步降低人為因素對高爐操作的負面影響，使高爐運行更加科學合理。（4）節(jié)能降排對控制技術的需求

高爐進行高效率生產（包含環(huán)境對策）、余壓發(fā)電控制技術的開發(fā)；轉爐進行面向節(jié)能、再循環(huán)的控制技術開發(fā)。通過吹煉模型的高級化削減合金鐵、副原料成本，減少渣量；通過轉爐爐壓的適正化，提高工廠內再循環(huán)轉爐co煤氣的回收量。諸如：根據(jù)外擾推定觀察器的應用來降低爐壓變動量，或從生產數(shù)據(jù)分析建立最佳爐壓設定值模式方法等。

（5）軋鋼控制重心轉移向材質性能控制

軋鋼控制重心，從以往的外部尺寸規(guī)格控制逐漸轉移到關心生產好材質的控制系統(tǒng)來。當然，關于尺寸規(guī)格控制也會要求愈來愈嚴，仍需要持續(xù)性不斷改善。另一方面，更要關注材質的生產問題。試用基于模型的最優(yōu)化和數(shù)據(jù)庫等直接控制材料的耐力與強度等機械特性。例如：包括在線冶金模型、與基于材質性能預測的鋼板材質控制系統(tǒng)等，而以熱軋帶鋼力學性能預報模型及其在線應用技術廣受關注。它不僅對有效余材充當滿足客戶需求，縮短交貨期，降低庫存、加快資金周轉有積極意義，而且為更靈活地組織生產提供了嶄新的手段，被認為是實現(xiàn)動態(tài)生產控制的關鍵技術之一。

2.3 系統(tǒng)化技術

如何選擇系統(tǒng)構成要素：計算機、控制器、網(wǎng)絡、傳感器、執(zhí)行器、信息軟件/控制軟件、人機界面等，集成構建成自動化系統(tǒng)才能達到所期望的目標要求？這就是系統(tǒng)化技術面臨的任務。

系統(tǒng)的組成涉及：要素、連接、結構、功能、環(huán)境。其中，由于構成要素的產品多樣性，以及組成的系統(tǒng)結構形態(tài)的多樣性，也帶來功能分擔的合理性、多樣性。既要把握資源的有效利用率，還要考慮h/w、s/w更新會帶來的問題。“集成”雖提高了系統(tǒng)構建的靈活性、效率性，但如何確保系統(tǒng)構成要素配置的優(yōu)化和功能/性能的兼顧性以及使系統(tǒng)總體的性能/價格比的相對最優(yōu)？這也是系統(tǒng)化技術所要解決的問題。

1、應用現(xiàn)狀

根據(jù)鋼鐵過程的對象類別及處理方法要點確定功能分配的原則，并按照系統(tǒng)構成所必須遵循的效用性、經濟性、安全性、可靠性、開放性、實時性、人機性等方面具體目標要求進行綜合考慮。

目前，鋼鐵生產過程的自動化系統(tǒng)，基本按工藝流程不同特點（即過程結構、過程特征、控制特點、功能要求、信息處理類型）的差異決定相對成熟的系統(tǒng)結構類型的選擇（如有下述四種類型）。

（1）層次型功能分散系統(tǒng)：若干計算機經由通信網(wǎng)絡結合成層次型結構，分擔功能、負荷。

（2）網(wǎng)型功能分散系統(tǒng)：經由通信線路或網(wǎng)絡協(xié)調若干計算機，分擔系統(tǒng)的功能、負荷。

（3）網(wǎng)絡化自治分散系統(tǒng)：是作為模擬生理細胞的自治性以達到自治可控性與自治可協(xié)調性的經由網(wǎng)絡若干計算機系統(tǒng)。

（4）web型三層雙重化系統(tǒng)：系統(tǒng)基本由邊界服務器、應用服務器、數(shù)據(jù)服務器的三層雙重化系統(tǒng)構成。

而對應系統(tǒng)的系統(tǒng)結構有如下選擇。

①以上工序自動化系統(tǒng)構成的具體應用類型有:階層型功能分散系統(tǒng)和web型三層雙重化系統(tǒng)。

②軋鋼工序的自動化系統(tǒng)構成的具體應用類型有：階層型功能分散系統(tǒng)和網(wǎng)絡型自治分散系統(tǒng)。

③處理線自動化系統(tǒng)的具體應用類型有：階層型功能分散系統(tǒng)；網(wǎng)絡型自治分系統(tǒng)以及web型三層雙重化系統(tǒng)。

2、發(fā)展動向

系統(tǒng)化技術在進一步深化發(fā)展，它緊隨it技術進步及系統(tǒng)對象的迫切需求而變化，其中柔性、自治性、實時性、安全性為主要趨勢。

目前，系統(tǒng)技術的發(fā)展，正處于一個重大變革的時代。無論是網(wǎng)絡(工業(yè)以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線)、控制器(plc、dcs)、計算機（服務器）傳感器、執(zhí)行器、信息軟件/控制軟件等，其本身的內在結構與功能都在不斷的發(fā)展與變化，而它們之間的結構如何整合更合理？更由于傳感器與執(zhí)行器智能化的發(fā)展牽動了控制技術與系統(tǒng)技術之間的關系，因此，未來的變數(shù)很大。近期看，總的發(fā)展動向表現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）各種控制器、網(wǎng)絡向集成化、標準化的方向發(fā)展

控制器在強化平臺綜成的同時進一步推進開放化、國際標準化以及工業(yè)以太網(wǎng)，進一步與現(xiàn)場總線的融合，對系統(tǒng)技術的發(fā)展有很大影響。

（2）自治分散的系統(tǒng)技術仍在延續(xù)和變異

目前，鋼鐵企業(yè)自動化系統(tǒng)的主流，仍然是自治分散型系統(tǒng)。即類似生物體細胞自治性，即以自治可控性和自治協(xié)調性為目標，經由網(wǎng)絡連接的多計算機系統(tǒng)。

（3）基于web技術應用的系統(tǒng)技術正在發(fā)展

由于it技術的進步和普及，現(xiàn)在因特網(wǎng)的使用者達到很高的比例。而支持構成因特網(wǎng)系統(tǒng)的，則是稱之為web服務器及數(shù)據(jù)庫服務器(db服器)的各種服務器群，構成該硬件與軟件的技術統(tǒng)稱之為“web技術”。以降低系統(tǒng)的建設費用為目標，不僅采用通用化的pc服務器，而且使分擔功能的各層分別冗余化以提高可靠性。這樣，在成本降低的同時，使信息開放化，軟件可實現(xiàn)再利用，功能的高獨立性。雙重化結構也提高了系統(tǒng)可靠性。目前，在鋼鐵業(yè)的應用正在不斷深化。

電氣自動化調研報告篇二

自動化養(yǎng)豬場調研報告

隊 長：陳東彥 20111982 隊 員：陳崇任 20111980 班 級：電氣201102班

目錄

摘要：......................................................................................................................................2 現(xiàn)狀分析：.............................................................................................................................3

一、豬舍的主要環(huán)境因數(shù) ...................................................................................................4

1.1溫度 ................................................................................................................................4 1.2 濕度...............................................................................................................................4 1.3 空氣質量.......................................................................................................................4 1.4 光照...............................................................................................................................4

二、自動化養(yǎng)豬場的結構部分附圖 .................................................................................5

2.1自動給料系統(tǒng) ................................................................................................................5 2.2豬舍通風溫控系統(tǒng)........................................................................................................6 2.3豬舍空氣凈化自動清洗豬圈系統(tǒng)................................................................................6 2.3豬舍視頻監(jiān)控系統(tǒng)........................................................................................................7

三、存在的主要技術問題 ...................................................................................................7

四、具體改進方案 ................................................................................................................8

五、調研心得 .........................................................................................................................9

六、參考文獻： ....................................................................................................................9

2 摘要：

自動化養(yǎng)豬場作為現(xiàn)代畜牧業(yè)的標志之一，在畜牧業(yè)生產上有著舉足輕重的地位。它是一套養(yǎng)豬場自動監(jiān)控系統(tǒng)和信息化管理系統(tǒng)，包括：視頻監(jiān)控系統(tǒng)、自動化給料系統(tǒng)、自動化清洗豬圈、通風恒溫系統(tǒng)及信息化管理系統(tǒng)，實現(xiàn)養(yǎng)豬場自動視頻監(jiān)控、種豬廠房自動溫濕度調節(jié)、育種廠房自動恒溫保溫調節(jié)及信息化管理功能。養(yǎng)殖戶也可以隨時隨地通過電腦、手機了解到豬舍環(huán)境參數(shù)變化并根據(jù)具體環(huán)境參數(shù)控制相應執(zhí)行機構實現(xiàn) 24 小時不間斷的監(jiān)測及控制。對養(yǎng)豬生產過程中主要環(huán)境參數(shù)進行自動的精確監(jiān)控，不僅能改善豬舍環(huán)境，利于豬群健康成長，加速豬群生長，降低了生產成本，節(jié)約了人力物力，而且結合現(xiàn)代科技，運用嵌入式計算技術、現(xiàn)代網(wǎng)絡技術、無線通信技術以及無線傳感器網(wǎng)絡技術進行遠程實時監(jiān)控，提供最適宜豬生長的外部環(huán)境，保障了豬在生長過程中的成活率及營養(yǎng)價值?，F(xiàn)代養(yǎng)豬場一般采用半自動化控制方式或全自動化的控制方式。

關鍵字：豬舍，自動化，調研 現(xiàn)狀分析：

在國外，尤其是歐美等發(fā)達國家的規(guī)?；B(yǎng)豬業(yè)發(fā)展很迅速，并且形成了從養(yǎng)豬的飼養(yǎng)到豬舍設備和飼養(yǎng)管理模式的一個完整的過程。建有針對豬群性能的自動化測定系統(tǒng)，豬舍中安裝有自動給料系統(tǒng)，當耳朵上裝有電子感應器的豬走進食槽附近時，識別器就會迅速辨識其耳號，并輸送到監(jiān)控中心，記下其耳號，記錄該豬每天的進食次數(shù)、進食量、時間、體重增重情況等，并由監(jiān)控中心進行科學的分析處理。而在我國的養(yǎng)豬業(yè)中，不管是城市郊區(qū)的集約化養(yǎng)豬，還是總體數(shù)量較大的農戶散養(yǎng)和專業(yè)戶飼養(yǎng)，均難以創(chuàng)造明顯的經濟效益。養(yǎng)豬越多越虧本的現(xiàn)象在我國時有發(fā)生，其根本原因在于我國養(yǎng)豬業(yè)的科技水平較低，大量的生豬飼養(yǎng)還是沿襲傳統(tǒng)的離散農戶小規(guī)模飼養(yǎng)方式，豬舍衛(wèi)生條件比較差，傳統(tǒng)的人工喂養(yǎng)方式，人工清洗豬圈欄，產豬效率低。但是，人們對動物蛋白質特別是豬肉的需求量越來越大，對豬肉質量要求也越來越高，安全、無公害、高瘦肉率的豬肉需求量不斷增長。因此，發(fā)展標準化、自動化養(yǎng)豬順應了農業(yè)產業(yè)化的發(fā)展方向，是實現(xiàn)由傳統(tǒng)畜牧業(yè)向現(xiàn)代化農業(yè)轉變的根本途徑。

一、豬舍的主要環(huán)境因數(shù)

通過去養(yǎng)豬場調研及查閱網(wǎng)絡上相關文獻資料以及和相關管理員的交談。了解到，我國養(yǎng)豬業(yè)主要采用高度封閉式飼養(yǎng)模式，多頭豬共同生活在一個封閉區(qū)域內，加上天氣、季節(jié)變更、風力等外界環(huán)境的影響使豬舍內的環(huán)境復雜多變。豬舍內的生長環(huán)境對豬的繁殖、生長發(fā)育、健康狀況和豬肉產量產生很重要的影響，現(xiàn)有大多數(shù)豬舍主要存在著以下幾點缺陷和不足： 1.1溫度

溫度是豬群健康成長的基本保障，適宜的環(huán)境溫度，是保證豬群正常生長、發(fā)育和繁殖的前提條件，是能夠打造豬群正常免疫力的一個重要因素，同時溫度也是控制病原體的最好屏障?？墒?，現(xiàn)有大多豬舍是采用燃燒燃料為豬舍提升溫度和開窗通風降低溫度。對于溫度的控制無法精準，效率也不高，還會造成舍內燃燒廢氣的堆積，影響豬的健康生長。1.2 濕度

豬舍內濕度的來源有很多途徑，比如豬呼吸時呼出的水汽、豬舍內飼養(yǎng)管理用水、豬的糞尿中含的水汽、進入豬舍內的外部水分等。潮濕的環(huán)境會促使細菌、致病性真菌和寄生蟲的繁殖滋生，降低豬的抵抗力。而現(xiàn)在的養(yǎng)殖技術是定期通過人工對豬圈進行沖洗,然而沖洗豬舍后帶入大量的水造成空氣中的濕氣加重，僅僅依靠經驗鼓風除濕，效率不高，還會造成豬舍內溫度偏低。1.3 空氣質量

由于養(yǎng)豬場大都采用密閉式的飼養(yǎng)模式。在相對潮濕密閉的環(huán)境中，豬的糞尿及其發(fā)酵分解物，會產生相當多的氨氣、硫化氫、甲烷等對豬群生長不利的氣體。對于這些不利氣體的排放完全是依靠人工經驗來進行通風排氣，由于豬舍較大通風時間較長，從而降低了舍內溫度，直接影響到豬的生長，而沒有從根本上、源頭上減少有害氣體的產生。1.4 光照

光照的時間和強度對豬群的生長發(fā)育和健康都有一定的影響。適宜的光照可

4 促進豬體的蛋白質、脂肪及礦物質的沉積，有利于健康快速生長，還可以提高豬的繁殖能力。可是，大多數(shù)的豬舍是半封閉或全封閉的狹小空間，光線比較暗，不利于豬個體的生長。

二、自動化養(yǎng)豬場的結構部分附圖

2.1自動給料系統(tǒng)

該給料系統(tǒng)主要由計量筒、料線、驅動器、料塔等組成。該系統(tǒng)通過調節(jié)鈕調整每頭豬供料的數(shù)量，方便觀察記錄每頭豬的供料情況。

給料系統(tǒng)附圖

5 2.2豬舍通風溫控系統(tǒng)

通風系統(tǒng)主要由電控箱、變速換氣扇、進氣口、溫度感應器等組成；溫控系統(tǒng)包括降溫和加熱兩個子系統(tǒng)．降溫設備主要由水簾降溫裝置和風機組成．加熱設備主要由智能化地暖設施組成。該系統(tǒng)可按需設置舍內溫度和風速并自動運行，保證豬舍內的溫度適宜和空氣清鮮。

通風溫控系統(tǒng)附圖 2.3豬舍空氣凈化自動清洗豬圈系統(tǒng)

該系統(tǒng)由傳感器、排風扇、可移動的清糞裝置等組成，若傳感器檢測到有害氣體濃度一旦超過閾值，控制中心立即控制清糞裝置使其及時清糞，同時啟動排風扇進行換氣保證豬舍里的空氣環(huán)境清新。

空氣凈化系統(tǒng)附圖

6 2.3豬舍視頻監(jiān)控系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要包括攝像頭、電源裝置、報警系統(tǒng)、監(jiān)視顯示器、光纖接入等組成，該系統(tǒng)能使管理員在辦公室通過監(jiān)視顯示器清楚地看到豬舍內豬只的活動情況和工作人員的操作情況．可方便對生豬養(yǎng)殖的科學管理。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)附圖

三、存在的主要技術問題

3.1節(jié)能潛力有待進一步挖掘。養(yǎng)豬場為半敞開式，空氣流動量大，保溫性能差，為了達到溫度穩(wěn)定，需要消耗較多電力。應盡可能的采用密封環(huán)境，實時檢測空氣質量，定時定量通風模式能進一步降低電力消耗，達到更好的節(jié)能效果或結合太陽能與普通電源供電，節(jié)能、安全、環(huán)保。

3.2水簾降溫裝置受環(huán)境溫度、適度條件限制，當環(huán)境溫度過高時，采用地表循環(huán)儲水降溫范圍變小?？刹扇〉叵聝λ姆绞?，進一步降低循環(huán)水溫度，提高降溫效果。

3.3豬舍內的監(jiān)控節(jié)點與監(jiān)控中心的布線過多，而且其環(huán)境比較潮濕。當時間久了電線容易老化，為此應該進一步完善。結合現(xiàn)代網(wǎng)絡技術、無線通信技術以及無線傳感器網(wǎng)絡技術進行遠程實時監(jiān)控，滿足豬舍特殊的環(huán)境要求，方便養(yǎng)殖場的擴展和維護。

四、具體改進方案

改進的系統(tǒng)主要由若干個監(jiān)控節(jié)點和監(jiān)控中心組成。監(jiān)控節(jié)點是組成養(yǎng)豬場環(huán)境遠程監(jiān)控系統(tǒng)的基本單位，分布在每個豬舍中，負責監(jiān)測豬舍內的環(huán)境信息并執(zhí)行相應的控制輸出驅動命令，完成豬舍環(huán)境的實時監(jiān)測和執(zhí)行相應的控制動作，每幾十平方米的豬舍中放置一個這樣的設備。監(jiān)控中心可以和網(wǎng)絡中的任何一個監(jiān)控節(jié)點進行雙向通信，并具有實時顯示環(huán)境信息、聲光報警、遠程發(fā)送報警信息，接收用戶發(fā)送來的控制命令等功能，該設備放置在豬場辦公室中作為監(jiān)控終端。系統(tǒng)還采用了模糊控制推理算法，根據(jù)人的經驗編寫模糊規(guī)則實現(xiàn)豬舍環(huán)境的智能控制。

自動化養(yǎng)豬環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的改進方案設計描述如下：

4.1采集豬舍內的溫度、濕度和空氣質量氨氣、h2s氣體等豬舍環(huán)境信息，對這些信息進行預處理后發(fā)送到控制中心，控制中心能對這些信息進行身份認證，并刷新控制信息。

4.2控制中心能夠實時顯示當前的環(huán)境信息及當時的日期和時間信息，并且能夠保存到數(shù)據(jù)庫中，方便查詢和科學的管理。

4.3控制中心收到的環(huán)境信息后與設定值相比較，若超限則在啟動聲光報警裝置的同時向用戶手機發(fā)送報警信息，用戶可以發(fā)送預編輯好的信息向監(jiān)控中心發(fā)送控制命令，再由監(jiān)控中心無線發(fā)送到監(jiān)控節(jié)點，從而啟動相應的執(zhí)行機構。 4.4豬舍內的控制輸出驅動可以接收監(jiān)控中心發(fā)來的控制指令，并執(zhí)行相應的執(zhí)行機構。

4.5每個監(jiān)控節(jié)點發(fā)送完數(shù)據(jù)后進入休眠狀態(tài)，以此來節(jié)約監(jiān)控節(jié)點的能耗消耗，一段時間后自啟動，監(jiān)控中心按照豬舍編號順序依次接收監(jiān)控節(jié)點的數(shù)據(jù)。 4.6監(jiān)控系統(tǒng)應該盡可能的做到低功耗，低成本，高穩(wěn)定性、強抗干擾能力。結合太陽能與普通電源供電，節(jié)能、安全、環(huán)保。

改進系統(tǒng)總體結構附圖

五、調研心得

通過調研我們對現(xiàn)代畜牧業(yè)有了一定的的了解。養(yǎng)豬場的各個方面的設計，都會影響到豬個體的生長，因此都要以豬個體生長生殖的規(guī)律作為依據(jù)，為豬個體生長營造一個良好的環(huán)境，并減少生產成本。此外，我們還了解到我國現(xiàn)在養(yǎng)豬場的設計和生產效益還存在比較多的缺陷，與國外先進技術還有很大差距。個體養(yǎng)豬戶較多，規(guī)模較小，小型養(yǎng)豬場往往面臨著資金、技術支持、環(huán)境保護等難題。所以，要推動我國養(yǎng)豬業(yè)的現(xiàn)代化，國家應該加大對養(yǎng)豬業(yè)的投入，特別是技術的支持，對于養(yǎng)豬場的自動化、智能化控制方面需要加大研究力度。通過養(yǎng)豬場的調研和查看相關資料，我們收獲頗豐。作為一名大學生，不應該僅僅從書本或者是課堂學習，我們應該結合實踐和調研，這樣才能了解自己所學專業(yè)的用處和在當今社會的發(fā)展狀況，才能做到與時俱進，開拓創(chuàng)新。

紙上得來終覺淺，投身實踐覓真知。

六、參考文獻：

1、曹進,張錚.封閉豬場內氨氣對豬群生產性能的影響及控制實驗[j],2003,23(4):56-57.

2、王朝煒.王衛(wèi)東.物聯(lián)網(wǎng)無線傳輸技術與應用.北京：北京大學出版社，2012

3、李靜杰.豬場環(huán)境條件對豬群健康的影響[j],養(yǎng)殖技術顧問,2009,10(3):45-46.

4、劉敬順，施景橙。精確性飼養(yǎng)技術在現(xiàn)代化養(yǎng)豬業(yè)中的應用。,2006.5、劉繼軍.我國養(yǎng)豬生產的發(fā)展方向 [ j].農業(yè)工程學報,1997, 13(增): 28-31.6、朱能武, 鄧昌彥, 熊遠著.我國工廠化養(yǎng)豬環(huán)境工程技術研究應用現(xiàn)狀及發(fā)展前景 [ j].湖北農業(yè)科學, 2000(6):56-58.7、李錦玉.論集約化養(yǎng)豬生態(tài)系統(tǒng) [ j].家畜生態(tài), 2001(22): 16-22.9

電氣自動化調研報告篇三

無錫職業(yè)技術學院

調研報告

我國包裝機械的現(xiàn)狀及與國際水平的差距

我國早在50年代中期就有少數(shù)工廠生產包裝機械，50－60年代，我國包裝機械如煙草加工、制糖、制鹽、釀酒等行業(yè)水平很低。改革開放初期，引進了一批食品機械和包裝機械，具有一定的促進作用。80年代后期，隨著國民經濟的突飛猛進，市場對包裝機械的需求日趨擴大。在此間期，我國的一大批機床、通用機械、農機行業(yè)的企業(yè)開始轉產從事包裝機械的生產。據(jù)1986年不完全統(tǒng)計，當時僅有縣以上包裝機械企業(yè)1062年，工業(yè)總產值27．8億元。進入90年代，全行業(yè)實現(xiàn)了高速發(fā)展，年平均增長率達30％。據(jù)中國食品和包裝機械工業(yè)協(xié)會1994年統(tǒng)計，當時我國包裝機械生產廠家有1540家，包裝機械行業(yè)總產值為25．56億元，包裝機械的產量總數(shù)258420臺，其中，包裝容器制造機械17112臺，直接包裝機械213303臺，包裝裝潢印刷機械10508臺，輔助包裝機械7493臺。據(jù)中國包裝總公司計劃部第三次全國工業(yè)普查資料表明，1995年包裝機械總產量為489569臺，其中，包裝容器制造機械29514臺，直接包裝機械455284臺，專用包裝機械4771臺。1997年底，全國增加至1600余家從事包裝機械的生產廠家；同時，從事包裝機械研究及開發(fā)的科研院所達75個，另有21所高等院校從事包機械專業(yè)的教學和科研工作。我國進口額較大并增長幅度較大的有紙漿、紙或紙板的制造和整理機械，其次是包裝或打包機器，各種容器的裝封、貼標簽機器，其他干燥器等。

1.1.1產品技術方面的差距

我國的包裝工業(yè)過去長期處于一種生產力水平低下、主體技術不高、規(guī)模過小、游離分散生產、企業(yè)管理水平不高、國家投入不足的狀況，大部分企業(yè)仍然處于需要技術改造、技術創(chuàng)新、提高產品質量、加強現(xiàn)代化管理以及體制轉軌的關鍵時期。包裝行業(yè)的結構調整、技術升級、產品換代、規(guī)模效益以及布局合理、經營體制的轉換等，仍是新世紀的大大重要課題。

我國包裝機械產品與發(fā)達國家相比，其差距主要表現(xiàn)在：控制技術和產品可靠性方面較差，且技術更新的速度太慢，新技術、新材料、新工藝推廣的范圍太窄。從整體水平上看，比發(fā)達國家要落后20年，現(xiàn)在我國包裝機械產品中僅有5％左右能夠達到發(fā)達國家90年代初期的水平，還有20％的產品僅能和國外80年代的產品相比，其余60％左右僅能達到國外70年代的水平。我國的包機在產品的開發(fā)、性能、質量、可靠性、價格、服務等方面與進口產品在競爭中處于劣勢，抵擋不了進口產品在競爭中處于劣勢，抵擋不了進口產品的大量涌入。進口設備中，一般是技術含量高或大型設備，大都是國內不能制造或達不到使用技術要求的。如無菌包裝機，大型、高速飲料灌裝機、貼標機、組合電子秤等。有的設備國內雖然也能制造，但可靠性不好，生產出的食品質量、保質期等都不如進

口設備，如冰淇淋包裝機。包裝機械進出口比例相差太大，以1998年為例：包裝機械進出口總額14．8億美元，進口總額14．4億美元，比1997年增長21．3％，出口僅為0．45億美元，比1997年還下降8．9％，進口約為出口的近33倍。我國出口的大多是低檔次、低附加值或勞動密集型產品，而進口產品都是大型成套設備和高技術含量的產品。

1.1.2產品品種方面的差距

目前國外包裝機械產品的品種大約有2300多種，成套數(shù)量多，并且不斷有新技術、新產品出現(xiàn)。國外的包裝機械產品一方面向高精度、大型化發(fā)展，另一方面向多功能方向發(fā)展。如意大利ilapak公司的小劑量顆粒包裝機采用機械轉鼓式計量，連續(xù)式封合并裁切，一機多工位，包裝速度可達120袋／分鐘，其控制系統(tǒng)采用微機和可編程控制器。與發(fā)達國家相比，我國包裝機械產品品種及配套數(shù)量少，只有1300多種。缺少高精度和大型化包裝機械產品，在鋼制兩片罐成型設備、高精度電子計量裝置、高速電阻焊機、大型中空容器成型機械等方面仍屬空白。

1.2發(fā)達國家包裝機械技術水平及發(fā)展趨勢

上世紀50至70年代，電子技術和合成化工的迅速發(fā)展，對包裝機械產生了委大的影響，出現(xiàn)了一系列以采用合成材料為包裝材料的新包裝工藝及設備。如機電密切結合的高速自動化包裝機、調整操作方便的多功能包裝機和勞動生產率極高的自動包裝線的大量出現(xiàn)，使包裝機械在產業(yè)機械中成為矚目的一個領域。日本在那個時期的包裝機械生產每年平均增長率達20％，進入穩(wěn)定發(fā)展的80年代，增長率仍然高于10％。80年代，各發(fā)達國家為了維護本國包裝機械市場，擴大出口能力，積極采用其他領域的新技術（如微電子、激光、熱管、新材料等），成為開創(chuàng)包裝機械新局面的關鍵性年代。歐 家的包裝機械生產，以大、中型企業(yè)為主，以聯(lián)合經營的方式擴大在國際市場上的競爭實力。歐美制造廠在經營上，重視展覽會上的成交和銷售；在發(fā)展方針上，不太注重本公司產品的品種，而是注重增加在原有品種的基礎上繼續(xù)研究改進性能。日本的包裝機械制造廠則中小企業(yè)為主，最拿手的是微電子技術，用它來控制包裝機，達以安全性高、無人操作、高生產率，大大提高了國際市場競爭能力。美國、德國、日本、意大利是世界上包裝機械四強。

美國

美國是世界上包裝機械發(fā)展歷史較長的國家，早已形成了獨立完整的包裝機械體系，其品種和產量均居世界之首。其產品以高、大、精、尖產品居多。現(xiàn)有包裝機械制造企業(yè)700多家，1996年全美包裝機械產值為43．9億美元，90年代以來，美國包裝機械市場以6％左右的年均速度增長，據(jù)預測，2000年美國包裝機械市場規(guī)模將達到50億美元，2005年將達到68億美元。新型機械產品中以成型、填充、封口三種機械的增長最快，裹包機和薄膜包裝機占整個市場份額的15％，厚紙盒封盒包裝機在市場占有率中居第二位。美國的包裝機械制造廠大部分附屬于大包裝材料廠，銷售也完全依賴母公司。這是因為包裝材料的產值一般是包裝機械的20倍左右，機械產業(yè)與材料產業(yè)結合，自然獲得了強大的資本后盾。而包裝機械常常與包裝材料一起進行系統(tǒng)化的銷售，從而保證了其產品技術領先的地位。過去美國包裝機械業(yè)是由小規(guī)模、家族式生產所構成，技術也甚為散亂，各自競爭。

到今天，包裝機械業(yè)務越來越多是由專業(yè)經理人員經營，建造的機械不單供應龐大的美國市場，也出口到全世界。美國的包裝機械與計算機緊密結合，實現(xiàn)了機電一體化控制。據(jù)世界包裝機械協(xié)會總會（copama）表示，1997年全球的包裝機械銷售額為180億美元，其中美國制造商占了50億美元，約為總數(shù)的28％。據(jù)最近統(tǒng)計信息表明，美國包裝機械占美國產業(yè)機械總值的1％強，1995后美國包裝機械產值40．2億美元，產業(yè)機械產值為3536億美元，比例為1．1％；1996年此項比例為1．2％。美國國內包裝機械市場規(guī)模在世界上也是名稱前茅。1992年為43．8億美元，1998年為48．3億美元。美國包裝機械出口額也較大，1998年美國對中國的包裝出口額為3578萬美元，與1992年的641萬美元相比，增長了4．01倍。中國已成為繼加拿大、墨西哥、日本、英國、德國之后，美國包裝機械的第6大出口市場。

日本

日本與美國、德國相比，起步雖較晚，且包裝設備經歷了引進一消化一發(fā)展的研究過程，吸收國外的長處，并加以改進，目前已成為世界上僅次于美國的包裝機械生產國。60年代以前，生產廠家不足60家，只能包裝糖果、香煙等。60－70年代，是日本包裝機械工業(yè)起步階段，產值增長非常高。包機由1960的38億日元劇增到1970年的560億日元。70－80年代，增長速度雖不如60年代那么高，但年均增長率仍達13％。80－90年代，是日本包裝機穩(wěn)定增長的階段，將微電子技術成功地應用于包裝機械的控制，以后又將光導纖維技術、工業(yè)機械人技術、模塊技術應用于包裝機械，達到安全性高、無人操作、高生產率的水平，大大提高了其國際市場競爭力。

日本的包裝機械制造廠以中小企業(yè)為主，包裝機械的品種齊全，產品品種近500種,規(guī)格有700多個。其中，包裝機械以中小型單機為主，具有體積小、精密度高、易安裝、操作方便、自動化程度高等優(yōu)點。90年代以來，已將變頻調整、光電追蹤、無觸點電子開關、動態(tài)數(shù)據(jù)顯示等技術運用在包裝機械中。1992年產值達4670億日本，近幾年有所下降，1995年為4280億日元，1996年回升到4400億日元。亞洲是日本包裝機械的主要出口市場。1996年日本對亞洲的包機出口額為221億日元，比上一年增加22％。占出口總額的比例，也由1994年底的59％、1995年的60％提高到1996年的65％。從90年代以來，日本對中國的包機出口額連年大幅增長，由1991年的12．8億日元分別增加到1993年的4．04億日元和1995年的59．4億日元，1996年又增加了14億日元。自1995年起，中國取代美國而成為日本包裝機械的最大出口國。1996年，日本對中國的包裝機械出口額為73．4億日元，占出口總額的21．6％。也就是說，日本出口的5臺包裝機械中就有一臺是銷往中國的。

德國

德國的包裝設備在計量、制造、技術性能等方面居領先地位，特別是啤酒、飲料灌裝設備具有高速、成套、自動化程度高、可靠性好等特點，享譽全球。如haiag、boch、rovema等大公司生產的集機一電一液及微機控制于一體，采用

光電感應，靠光標控制袋長，并配有防靜電裝置。其中袋包裝機速度達160袋／分鐘，大型自動包機upm－600的最大包裝容積達80l，制袋尺寸達800mm×1200mm。并能集制袋、稱重、充填、抽真空、封口等工序在一臺單機上完成。teepach co.（茶葉包裝公司）生產出世界上最高速的茶葉包裝機，其速度達350袋／分鐘。

所以為了使我國的包裝設備在當今激烈的國際競爭當中占有一席位置，我國必須在這方面加大科技投入，積極培養(yǎng)具有良好創(chuàng)新能力的人才設計隊伍，擺脫我國在某些大型號、高精密包裝設備長期依賴國外進口的現(xiàn)狀，研發(fā)出具有我國自主知識產權的先進包裝設備。

1.3.1 21世紀包裝機械基礎技術的發(fā)展重點：

從發(fā)達國家的包裝機械企業(yè)發(fā)展的成功經驗可以得到啟示：美、日、德、意等國家積極采用其他領域的新技術（如微電子、激光、熱管、新材料等），開創(chuàng)包裝機械新局面。21世紀包裝機械基礎技術的發(fā)展重點：機電一體化技術的應用、熱管技術、基礎配套技術、設計技術、模塊化技術、制造技術。機電一體化技術和微機應用可提高包裝自動化程度及可靠性和智能化程度；熱管技術可提高包裝機械的封口質量；基礎配套技術中配套的電子元件、專用泵、閥產品、傳感器、電機及電器控制元件，開發(fā)各種在線或離線的檢測設備；采用模塊化設計技術和cad／cam技術，可以提高包裝機械在材料選擇、加工裝備與工藝技術的水平。

1.3.2堅持技術創(chuàng)新，不斷提高產品質量和開拓新品種

加入企業(yè)集團后，企業(yè)將逐步成為產業(yè)技術開發(fā)和投e的主體。如美國的包裝機械產業(yè)與材料產業(yè)結合，自然獲得了強大的資本后盾。而包裝機械常常與包裝材料一起進行系統(tǒng)化的銷售，從而保證其產品技術領先的地位。我國也可以嘗試借鑒他們的成功建立技術創(chuàng)新的運行機制，采用產、學、研相結合的方式，積極創(chuàng)造條件，鼓勵科研院所與企業(yè)結合的經驗。國外包裝機械的成功經驗表明：企業(yè)用于研究與開發(fā)的投資占銷售額的1％，企業(yè)難以生存，占2％可勉強維持，占5％才有競爭力，而我國的包裝機械企業(yè)平均水平不足1％。因此，在技術日新月異的今天，國際競爭日趨激烈的今天，僅靠擴大投資、擴大規(guī)模的粗放經營已被淘汰，要多渠道、多層次的增加科研經費，積極引進人才，開發(fā)出產銷對路的高新技術產品。

1.3.3調整出口產品結構，開拓國際市場

我國應該立足接受國外技術，洋為中用，開發(fā)出“新、奇、特”的包裝設備，開拓國際市場。世界已進入信息時代，競爭呈現(xiàn)出高速度、高強度、全方位的新特點，實施電子商務是包裝機械企業(yè)開拓國際市場的必然趨勢。

1.3.4增加智力投入、加強科研隊伍建設

經濟競爭的關鍵是技術競爭，技術競爭的實質是人才競爭，要在國內外市場競爭中取勝，必須重視培養(yǎng)和用好包裝機械的技術人才，做到人盡其才。包裝機械產品中的大部分生產線都是技術密集性產品，它是集機、光、電、磁、聲、化、生、美為一體的高技術、高智能的產品，發(fā)展速度快、更新速度快。因此，有遠見的領導和企業(yè)家要切實地從政策上與物質上支持包裝機械的教育、科研、設計部門，使它們走在包裝機械生產的前面，而不是滯后于生產需求?？蒲畜w制與機制改革，將使包裝機械的工作與產品開發(fā)和生產更密切地結合，它們或者聯(lián)合生產產品，或者組成科技企業(yè)、企業(yè)集團，或者與生產企業(yè)形成合體?？傊?，包裝機械科研單位要向經濟實體方向轉變。例如，株洲工學院與廣東中山包裝集團共同成立的廣東中山包裝分院，就是產、學、研相結合的典范，已取得了良好的經濟效益和社會效益，值得推廣。

發(fā)展包裝機械行業(yè)。既要有一大批學術帶頭人，專家隊伍，也需要一批高級有管理技術人才，既懂經營、善于管理、有開拓精神懂得企業(yè)家隊伍。在培養(yǎng)專門人才的同時，也要有計劃、全面系統(tǒng)地提高行業(yè)職工的整體素質。

電氣自動化調研報告篇四

安全監(jiān)控系統(tǒng)工作調研報告

（一）

——自動化、管理信息化情況調研報告

-----李廣錚----

山西離柳焦煤集團有限公司隸屬于山西省呂梁市，是集采煤、選煤、焦化、發(fā)電、化工及新型建材生產經營為一體的大型國有煤焦企業(yè)集團。集團公司下屬各礦分別分布于呂梁市孝義市、中陽縣、臨縣以及內蒙古鄂爾多斯市。公司成立50多年來，堅持以煤為主、多元發(fā)展；以打造國內一流企業(yè)為目標，遵照循環(huán)經濟的模式，不斷延伸煤—焦—電、煤—焦—化、煤矸石—電—新型建材的產業(yè)鏈。針對我公司的現(xiàn)狀，兌鎮(zhèn)煤礦屬自動化、信息化程度較高的礦井，現(xiàn)以該礦為例，對煤礦自動化、管理信息化的建設與使用情況匯報如下：

一、企業(yè)基本概況

該礦屬霍西煤田汾孝礦區(qū)西部煤田。于1978年開始新建，1986年竣工試生產，1988年經山西省煤炭廳組織驗收合格投產。礦井設計能力90萬t/a，2010年礦井核定生產能力120萬t/a。

證載井田面積為13.3326km2，本礦井田內可采煤層—9號、10號、11號煤。

（一）生產情況：兌鎮(zhèn)煤礦現(xiàn)開采9號、10號、11號煤層，具體情況為：

(1)9號煤層

位于太原組中下部，煤層厚度1.35～2.01m，平均1.59m，為井田穩(wěn)定可采煤層，煤層結構簡單，不含夾矸，頂板為k2石灰?guī)r，但大都有薄層泥巖偽

頂，底板為泥巖。

(2)10號和11號煤層

位于太原組中下部，上距9號煤層0.50～1.80m，屬10號、11號合并層，煤層厚度6.09～9.91m，為井田穩(wěn)定可采煤層，煤層結構復雜，含夾矸2～9層，煤層頂板為泥巖，底板大部為粘土泥巖，局部為砂質泥巖。

（二）安全管理：兌鎮(zhèn)煤礦現(xiàn)設設有調度室、機電科、安全科、通風科、生技科等安全生產職能部室和綜采一隊、綜采二隊、開拓隊、掘進隊、通風隊、運輸隊、探水隊和綜合機電隊。各科室、各隊部現(xiàn)都已實現(xiàn)計算機辦公，網(wǎng)絡構建也已實現(xiàn)。文檔、圖紙等技術資料已全部實現(xiàn)計算機管理。

二．自動化建設和運行情況

對現(xiàn)有部分系統(tǒng)的綜合集成：現(xiàn)在各礦井正常運行的系統(tǒng)有緊急避險六大系統(tǒng)、井下通訊系統(tǒng)、風機在線監(jiān)測系統(tǒng)、35kv變電所電力監(jiān)測系統(tǒng)、束管采集系統(tǒng)、運輸控制系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)等，兌鎮(zhèn)煤礦已對部分系統(tǒng)進行了集成，實現(xiàn)了綜合監(jiān)控，極大的提高了安全生產效率。

三．煤礦管理信息化建設及運行情況

礦井已基本建成了以安全監(jiān)控調度中心為平臺的網(wǎng)絡結構，監(jiān)控調度中心現(xiàn)已構建了較為規(guī)模的服務器群。安全管理、安全信息監(jiān)控、機電設備管理、材料出入管理、運輸自動控制等都已實現(xiàn)信息共享。另外，集團公司還組建了安全短信發(fā)布平臺，定時不定時的發(fā)布安全信息，使公司、礦井相關人員都能及時了解到井下實時生產情況，都能實時了解到井下有害氣體參數(shù)及通風參數(shù)的監(jiān)測數(shù)據(jù)。管理信息的建設和運行，及大提高了礦井的生產效率和安全系數(shù)，為大規(guī)模的實現(xiàn)現(xiàn)代化礦井奠定了堅實的基礎。

四．煤礦自動化、信息化建設和使用中存在的問題

我們企業(yè)建礦早，基礎差，員工文化程度低，業(yè)務素質較差，隨著企業(yè)近年來的飛速發(fā)展，員工素質有了較大提升，充實了很多中高學歷人才，但新老交替尚未完成，低文化程度員工尤以生產單位較為突出，使的兩化的建設和使用較困難，具體存在以下一些問題：

1．專業(yè)技術人員嚴重不足

兌鎮(zhèn)煤礦是一個老礦井，技術人員多以四十歲左右的為主，對近年來迅猛發(fā)展的煤礦現(xiàn)化化控制技術不能及時消化接受，新補充的年輕技術人員又缺乏井下作業(yè)經驗，在三四年內不能擔以大任。以上情況，造成了井下應用的新裝備不能正常運行，對設備的使用和維修不能及時掌握和跟進維護，使得部分新設備不能正常運行，甚至于只能棄之不用。這樣，即增加了成本，又浪費了資源。

2．設備的更新?lián)Q代緩慢

對于一個幾十年的老礦井，井下設備多，更新升級成本高，現(xiàn)有的機電設備通信協(xié)議不能接入新的采掘及控制裝備，致使現(xiàn)化化建設不能一步到位，為了節(jié)約成本，最大化的提高生產效率，只能逐步對各種設備進行升級換代。這樣，延緩了自動化的建設進程。

3．技術協(xié)議不規(guī)范

在建設自動化礦井的過程中，所使用的煤礦監(jiān)測與控制系統(tǒng)協(xié)議不規(guī)范，各生產廠商多以技術保守，各自為方。煤礦又不可能所有的設備采用同一廠商的設備，這樣造成各廠商的設備不能匹配。安裝維修拖延扯皮現(xiàn)橡時有發(fā)生，嚴重影響了生產單位的投入效率。

4．政府對企業(yè)自動化和管理信息化建設扶持力小，推動力度不夠，效果不明顯。

五、取得的成效

礦井自動化和管理信息化的建設及使用，極大的提高了生產率，提高了辦公效率，使企業(yè)的各項業(yè)務實現(xiàn)了模塊化、集成化、集約化，提高了企業(yè)在市場中的競爭力，取得了以下一些主要成效：

1、自動化和信息化的應用，提高了產能，企業(yè)利稅從2008年1.2億元上升到2011年的2.49億元；

2、提高了員工素質，降低了勞動強度，增強企業(yè)的核心競爭力；

3、企業(yè)管理實現(xiàn)了集約化、模塊化、辦公自動化，提高了企業(yè)的管理水平，堵住了管理上的漏洞；

4、通過物質供應系統(tǒng)和供應商管理，降低企業(yè)的庫存，節(jié)約占用資金，節(jié)約生產材料，降低生產成本；

5、加速礦井安全生產知識在企業(yè)內部中的傳播和存檔，實現(xiàn)知識的及時更新和應用；

6、安全監(jiān)控數(shù)據(jù)的共享，提高了企業(yè)的安全生產管理效率和水平，預防了安全生產重大事故發(fā)生。

六、取得的經驗

近年來，我公司認真貫徹政府“兩化融合”的決策部署，深入落實科學發(fā)展觀，加強與各相關部門的協(xié)調配合，創(chuàng)新工作機制，完善工作舉措，著力推動信息化技術在煤礦生產領域的全面滲透、廣泛應用和綜合集成，著力增

強企業(yè)的自主創(chuàng)新能力、可持續(xù)發(fā)展能力和企業(yè)競爭力，兩化融合推進取得以下顯著成效。

1、技術改造煤礦原有的落后設施，提高煤礦安全生產的效益。先以兌鎮(zhèn)煤礦為信息化試點礦井，對“兩化融合”進行了初步實踐，現(xiàn)在又以朱家店煤礦作為“兩化融合”示范礦井，通過對“兩化融合”的技術進行理論論證和科學實踐，逐步摸索出一套適合企業(yè)發(fā)展的“兩化融合”道路。

2、全面推廣信息化技術，支撐煤礦產業(yè)升級。取得了一批重大理論技術和實踐技術的突破：

? 六大系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)：實現(xiàn)安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、井下人員定位系統(tǒng)、緊急避險系統(tǒng)、壓風自救系統(tǒng)、供水施救系統(tǒng)和通信聯(lián)絡系統(tǒng)的系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)集成；

? 無人值守：變電所、主通風、主運輸、液壓制氮、主排水無人值守；

? 礦山物聯(lián)網(wǎng)：通過感知層、網(wǎng)絡層、展示層，利用二維碼、rfid射頻識別技術、wifi射頻定位、gps定位技術、網(wǎng)絡視頻技術技術實現(xiàn)人員識別定位、設備實時監(jiān)控、物資動態(tài)監(jiān)控和管理；

? 集團私有云計算及存儲：通過集團私有云的建設，實現(xiàn)云端數(shù)據(jù)的海量存儲；通過虛擬技術，實現(xiàn)集團軟硬件資源的集中共享，避免重復投資；通過網(wǎng)絡安全技術，實現(xiàn)集團內數(shù)據(jù)的安全共享；

? 掌控礦山和移動辦公：利用交互式鏡像技術和屏幕圖像處理技術，實現(xiàn)手機終端與應用系統(tǒng)的互動，通過網(wǎng)絡連接和手機終端，實現(xiàn)礦端的掌控礦山和集團層面的移動辦公。

七、建議

政府助推不足導致礦井自動化建設動力不足；企業(yè)專業(yè)人員缺乏，沒有成型的優(yōu)異案例，導致現(xiàn)代驅動力不足；服務廠商繁多，技術力量不足，產品間的集成度差。

安全生產指揮中心

2013．4

電氣自動化調研報告篇五

2012年電氣自動化技術專業(yè)

調研報告

為了適應經濟建設的發(fā)展，滿足社會對電氣自動化專業(yè)類高等職業(yè)技術人才的需求，進一步推動高等職業(yè)教育體制改革，把電氣自動化專業(yè)辦成精品專業(yè)、特色專業(yè)，加快了電氣自動化專業(yè)的建設步伐，機電學院按照教育部關于大力發(fā)展職業(yè)教育的有關文件精神，制定了切實可行的專業(yè)人才培養(yǎng)方案和措施。電氣自動化專業(yè)教師團隊通過深入走訪周邊企業(yè)，了解企業(yè)的生產情況、人才需求狀況等，現(xiàn)將調研情況報告如下：

一、電氣自動化技術專業(yè)的社會需求

1.電氣自動化技術專業(yè)人才需求的社會背景

電氣自動化技術是電氣控制領域的一門重要學科，其由于和人們的日常生活以及工業(yè)生產密切相關，發(fā)展非常迅速，現(xiàn)在也比較成熟。已經成為高新技術產業(yè)的重要組成部分，廣泛應用于工業(yè)、農業(yè)、國防等領域，在國民經濟中發(fā)揮著越來越重要的作用。

自動控制理論和電力系統(tǒng)是電氣自動化專業(yè)的基礎，電力電子技術、控制技術則為其主要技術手段，同時也包含了系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設計、系統(tǒng)開發(fā)以及系統(tǒng)管理與決策等研究領域。該專業(yè)還有一些特點，就是強弱電結合、電工電子技術相結合、軟件與硬件相結合，具有交叉學科的性質，電力、電子、控制、計算機多學科綜合，使本專業(yè)畢業(yè)生具有較強的適應能力，是“寬口徑”專業(yè)。

2.西安市及周邊城市的電氣自動化專業(yè)人才需求現(xiàn)狀

從專業(yè)技術層面看，電氣類專業(yè)的技術發(fā)展迅猛，電氣控制裝置向系列化、模塊化、標準化方向發(fā)展。機電一體化的設備日趨增多，高新技術的發(fā)展需求更多的電氣自動化技術專業(yè)的學生。經市場調研，電氣自動化技術方面的人才市場有著相當大的潛力，技術人才需求旺盛：配電柜與電氣控制柜的安裝、調試，電氣設備生產與工藝技術操作，維修電工，自動化設備的安裝、調試、維護及運行等方面的人才，企業(yè)普遍反映缺乏。因此，與工業(yè)高速發(fā)展不相適應的是：高素質的技能型人才極為短缺，主要表現(xiàn)在以下幾方面：

（1）電氣自動化技術在制造行業(yè)生產及管理中的應用現(xiàn)狀

隨著企業(yè)新一輪技術和設備的引進、嫁接改造的完成，電氣自動化技術已經越來越廣泛地應用在現(xiàn)代生產過程中，成為現(xiàn)代設備控制和工藝過程控制中不可缺少的重要部分。無論是整個生產線的連續(xù)生產工藝控制，還是單機生產控制，無論是單個工藝指標的檢測調整還是最終產品的質量控制，plc、dcs、fcs、工控機等技術與設備在生產中廣泛應用。一些重要的生產環(huán)節(jié)和生產線，沒有自動化系統(tǒng)的正常工作，整個生產就無法進行。

（2）企業(yè)對自動化專業(yè)人才需求狀況

信息化帶動工業(yè)化的大潮正浩浩蕩蕩地席卷著傳統(tǒng)制造業(yè)。汽車工業(yè)、鋼鐵工業(yè)、機械制造業(yè)等作為國家的支柱產業(yè)和信息化規(guī)劃的重點，對信息化及相關技術和人才的需求是非常急迫的。

現(xiàn)場技術人員和勞資部門告訴我們，企業(yè)生產中的自動化系統(tǒng)的特點是由專業(yè)廠家開發(fā)調試。在投入正常生產后，需要有專人跟班對自動化系統(tǒng)的運行狀況進行監(jiān)測、維護及操作，并對可能出現(xiàn)的問題及時跟蹤分析，判斷故障點，使得自動化系統(tǒng)充分發(fā)揮對生產工藝過程、工藝參數(shù)的最佳控制。另外經常需要根據(jù)

生產工藝和設備狀態(tài)設置、調整控制參數(shù)，這些工作往往是保證生產過程正常、產品質量優(yōu)異、以及控制生產成本的關鍵。從人才結構層次分析，此類崗位最適于高職畢業(yè)生來承擔。

（3）高職層次自動化人才需求量

從我國目前的情況來看，電氣自動化技術人才傳統(tǒng)上大多來自高校自動化及相關專業(yè)的畢業(yè)生，雖然具備較強的理論基礎，但實踐動手能力較為薄弱，同時也不愿到生產一線從事應用與維護性的工作。另一方面，中專層次的學生只能從事一些技術含量低的操作，沒有能力從事系統(tǒng)的管理、開發(fā)與維護，這樣就造成了電氣自動化技術人才結構的斷層，需要職業(yè)院校培養(yǎng)大量高級技能型、應用型人才，以完善我國的自動化人才結構。

為了進一步地了解自動化人才的需求狀況，我們分別對西安、咸陽和寶雞20多家企業(yè)單位進行了市場調查。調查顯示，大部分單位對現(xiàn)有在崗的電氣自動化人才不滿意，原因主要集中在以下兩個方面，一方面是部分專業(yè)人才學歷較高，但實際工作能力和實踐動手能力較弱，上崗后往往需要重新培訓；另一方面是部分老技術人員不能適用現(xiàn)代技術的發(fā)展，在新技術面前無能為力。80%的企業(yè)表示仍需要大量的技能型自動化人才。

隨著產品和產業(yè)結構的調整，技術含量高的企業(yè)在迅速發(fā)展。企業(yè)產品質量、效益的提高，主要取決于勞動者的素質。一是在現(xiàn)代企業(yè)中，設備更新、管理方式現(xiàn)代化、工藝流程自動化程度的提高，導致崗位群的構成發(fā)生變化，新的職業(yè)崗位對從業(yè)人員提出了新的要求；二是由于企業(yè)經營方式和生產方式的變化，對原有技術崗位提出了更高要求；三是隨著新技術的不斷出現(xiàn)，新產品的不斷問世，企業(yè)在科技成果的商品化轉化過程中，需要大量既懂產品設計又熟悉生產工藝、具有較強工程實踐能力的人才。高素質、高技能的電氣自動化技術專業(yè)人才是現(xiàn)代企業(yè)迅速發(fā)展不可缺少的。

我們還對其它地區(qū)和其它行業(yè)進行了調查得到的信息是：大量事實證明，生產過程的自動化和集約化、生產技術的精密化和高度化、生產設備的復雜化和信息化，更依賴于大批高級生產過程自動化人才。一些國家和地區(qū)，正是由于培養(yǎng)了大批自動化高級技術人才，為運用科技成果，引進、吸收世界先進技術，最終為形成自主技術提供了人力條件，才帶來了經濟的騰飛。該專業(yè)的課程設置緊密結合企業(yè)的技術需求，就業(yè)面寬，市場需求旺盛。

二、電氣自動化技術專業(yè)化的崗位能力要求

1.對高職生素質和能力結構的要求

由于計算機技術及計算機網(wǎng)絡技術的發(fā)展，工業(yè)控制系統(tǒng)已經不再是傳統(tǒng)意義上的單機控制模式。plc技術和單片機技術在設備控制上的大量運用，使得工業(yè)控制實現(xiàn)了網(wǎng)絡化、集成化。企業(yè)普遍提出，希望電氣自動化專業(yè)的學生，要有吃苦耐勞精神。要求他們既了解生產工藝、生產設備，又懂得自動化的基本知識和操作技能熟練的復合型高素質、高技能型人才。在企業(yè)以后的發(fā)展中，機電一體化的觀念逐漸加強。現(xiàn)代制造技術的發(fā)展和微電子技術的大量運用，現(xiàn)代化的設備已經很難將機械技術與電氣控制技術截然分開。因此，現(xiàn)代企業(yè)對于技術人員，尤其是生產一線的應用型技術人員都要求具備必要的機械和電氣知識。這就對操作人員提出了更高的要求，高職學生應加強這方面的能力培養(yǎng)。

2.高職層次自動化人才在企業(yè)中的定位（崗位群)

該專業(yè)就業(yè)方向比較靈活：可就業(yè)于各類工礦企業(yè)，如汽車制造、冶金、化工、電力、紡織、煙草等行業(yè)，從事自動化系統(tǒng)及設備的日常維護、技術改造、故障

搶修等工作；也可在中央控制室、專業(yè)產品營銷等部門工作；或在技術服務型公司，從事技術合作項目的洽談、系統(tǒng)設計、安裝、調試和后期技術服務工作等。

通過在本行業(yè)的調查，使我們更加認識到，為各類企業(yè)培養(yǎng)具有行業(yè)背景的電氣自動化技術人才的重要性和緊迫性。隨著我國制造業(yè)的快速發(fā)展，社會急需高素質、高技能的掌握機械、電氣自動化、生產過程自動化的復合型人才，電氣自動化技術專業(yè)具有廣闊的發(fā)展前景。

3.用人單位對電氣自動化專業(yè)學生的素質要求

統(tǒng)計表明，企事業(yè)單位對電氣自動化技術專業(yè)學生的素質要求較高，按需求的重要性進行排序是：

①電氣自動化技術專業(yè)及相關的技術基礎理論水平。

②電氣自動化設備維護、改造能力。

③計算機控制技術能力。

④外語綜合能力及科技寫作能力。

⑤組織管理能力。

⑥人際交往能力。

⑦自然科學及人文科學基礎等。

三、調查反映的問題及幾點認識

1、學生的“語言、文字表達能力”有待提高

提高學生的“語言、文字表達能力”是企事業(yè)單位對大學教育提出的又一點建議。現(xiàn)在的學生雖然高考作文好、計算機應用熟練、外語通過等級考試，但自然科學的文字功底淺，表現(xiàn)出歸納總結能力差、對事件或具體的工程技術狀況表述不清，甚至詞不達意。雖然素質教育、文化氛圍在高校也提了不少年，也加強了這方面的建設，但如何實際的用在生產、開發(fā)和科學技術研究中的交流、總結中，還明顯不足。

2、情商亟待提高

調查告訴我們，所有的企事業(yè)單位對學生的非智力品質都有強烈要求，它們都要求學生具有強的適應環(huán)境的能力，吃苦耐勞、腳踏實地的工作作風，敬業(yè)與拼搏精神，合作精神，甚至要培養(yǎng)學生“抗挫折能力”。只有能夠戰(zhàn)勝困難和失敗，堅持不懈、鍥而不舍，才可能贏得創(chuàng)新成果。而目前，工程技術人員的創(chuàng)新動力、創(chuàng)新目標和百折不撓的創(chuàng)新毅力都較缺乏，我們的社會、家庭及學校教育對此都未能給予足夠重視。

通過廣泛的社會調研、與企業(yè)的交流和討論，我們強烈感受到社會對電氣自動化類應用型人才的強烈需求，看到目前的高等職業(yè)教育所培養(yǎng)的人才與市場所需求的人才之間還存在不相適應的方面。電氣自動化類專業(yè)的人才培養(yǎng)模式改革不僅勢在必行，而且非常迫切。

四、《電氣自動化技術專業(yè)2012級人才培養(yǎng)方案》修改意見

根據(jù)調查結果結合我院學生的學習現(xiàn)狀，為了對課程進行有效整合、提高

教學

（1）公共課保持穩(wěn)定，維持10門不變，總學時由756減少到750學時；專業(yè)平臺課由11門縮減為7門，總學時由708縮減為627學時；專業(yè)核心課由13門縮減為10門，總學時由1482縮減為1458學時；所有課程總學時由3146縮減131學時，為3015學時；

（2）《軍訓》增加24學時理論授課；增加《機械基礎》課程實訓30學時，總學時達到100學時；增加《電子技術》課程7學時，總學時達到105學時；《變頻調速技術》增加25學時，總學時為100； 《傳感器檢測技術》增加5學時，總學時為80；《組態(tài)控制技術》增加7學時，總學時為75；《自動化生產線技術》增加30學時實訓，總學時為98；

（3）將2011級電氣自動化專業(yè)人才培養(yǎng)方案的《機械制圖》與《電氣工程cad》兩門課程合并為《機械制圖與cad》，總學時由140學時縮減為120學時；

（4）取消《電機及拖動》、《電機拖動綜合實訓》兩門課程，更改為《電機與電氣控制》課程，學時由原來的98學時縮減為92學時；《電工基礎與測量》實訓30學時，課程學時由原來的108學時縮減為80學時；

（5）《英語》減少20學時，為140學時；《電力電子技術》由70學時縮減為65學時、《自動控制基礎》由68學時縮減為65學時；縮減《工廠供配電技術》3課，總學時為95學時；縮減《單片機原理及應用》10學時，總學時為95學時；縮減《plc原理及應用》30學時，總學時為105；《液壓與氣動技術》減少8學時，總學時為60；《崗前綜合實習》減少30學時，總學時為210；

（6）其余課程學時保持不變；

五、總結

通過廣泛的社會調研、與企業(yè)的交流和討論，感受到社會對電氣自動化類應用型人才的強烈需求，看到目前的高等職業(yè)教育所培養(yǎng)的人才與市場所需求的人才之間還存在不相適應的方面，通過修訂人才培養(yǎng)方案，希望能夠培養(yǎng)出更多的適合市場需求的電氣自動化專業(yè)畢業(yè)生。

自動化教研室

2012年4月

電氣自動化調研報告篇六

油氣田生產數(shù)字化建設與應用情況調研

報告

信息管理部 2010年6月

油氣田生產數(shù)字化建設與應用情況調研報告

“十一五”以來，隨著集團公司信息化建設的深入，各油氣田企業(yè)陸續(xù)加大了生產操作過程的數(shù)字化建設與應用，把面向生產前端的數(shù)字化管理作為轉變生產發(fā)展方式的重要抓手和舉措，實現(xiàn)信息系統(tǒng)和自動化設備的充分結合，在優(yōu)化生產作業(yè)流程、精簡組織機構、提高企業(yè)管理水平、減少員工勞動強度、降低操作成本、提高安全生產等方面發(fā)揮了顯著作用，同時也極大地豐富了集團公司統(tǒng)一部署的信息系統(tǒng)的建設和應用。

為進一步了解和推動油氣田生產數(shù)字化建設，深化“十一五”統(tǒng)一建設信息系統(tǒng)的應用，做好“十二五”信息技術總體規(guī)劃，按照集團公司領導的指示精神，信息管理部和勘探與生產分公司共同組織油田專家，于3月下旬至5月末深入到9個油氣田（大慶、遼河、長慶、塔里木、新疆、西南、吉林、大港、華北）的井場、站庫、作業(yè)區(qū)、采油廠等生產一線開展了專題調研（詳見附件1），并通過調研問卷方式收集了其他油氣田數(shù)字化建設情況。同時，邀請多家國外公司進行了交流研討（詳見附件2）?，F(xiàn)將調研情況和主要收獲匯報如下：

一、油氣田生產數(shù)字化建設與應用情況

油氣田的信息化建設總體上可以劃分為三個層面：一是面向生產操作過程的數(shù)字化；二是面向生產管理、科學研究的信息化；三是面向企業(yè)經營管理的智能化。“十五”和“十一五”期間，按照信息技術總體規(guī)劃，集團公司統(tǒng)一組織實施的勘探與生產技術數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、油氣水井生產數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、erp系統(tǒng)等，在很大程度上是集中在后兩個層面的信息化建設。

近些年，隨著技術的進步，圍繞油氣田生產的自動控制、通訊、視頻監(jiān)控、信息應用等技術日趨成熟；各油氣田企業(yè)按照集團公司戰(zhàn)略發(fā)展的要求，結合生產管理需要，對一些生產地域分散、自然條件較差、人工作業(yè)較難的生產現(xiàn)場實施了第一個層面的數(shù)字化建設。面向生產操作過程的數(shù)字化建設主要由數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡系統(tǒng)、生產管理系統(tǒng)、自動化控制系統(tǒng)、井站配套支持系統(tǒng)等部分組成。通過在井場、站庫等現(xiàn)場安裝數(shù)據(jù)自動采集、監(jiān)控裝置及自動化控制設備，實時采集各項生產數(shù)據(jù)和工業(yè)視頻信號，并通過無線或有線網(wǎng)絡將這些數(shù)據(jù)、信號傳輸?shù)胶蠓降纳a指揮調度中心或中央控制室進行集中管控，借助生產管理系統(tǒng)對收集的信息進行匯總、綜合處理與應用分析，提供生產指揮決策支持，初步實現(xiàn)了生產操作自動化、生產運行可視化，管理決策系統(tǒng)化。

本次調研主要就是針對第一個層次，即面向生產操作過程的數(shù)字化建設。

（一）各油氣田企業(yè)都圍繞井站開展了數(shù)字化建設工作，取得了初步成效。

目前，大多數(shù)油氣田都開展了以井、站庫為核心的面向生產前端操作過程的數(shù)字化建設試點工作，實現(xiàn)了井口溫度、壓力、載荷、流量等生產數(shù)據(jù)的實時自動采集和站庫生產流程運行狀態(tài)的實時監(jiān)控。2

我們現(xiàn)場調研的九家油氣田各具特色，均取得了試點成功，有些油田正在組織力量推廣。

大慶油田積極探索，取得初步成效，已經完成1296口井、628座站的數(shù)字化試點建設。采油二廠通過實施工業(yè)視頻監(jiān)控，實現(xiàn)全廠中轉站、聯(lián)合站的視頻監(jiān)測、安全報警，保證了一線生產設備的安全運行及女工人身安全。天然氣分公司則通過實施的生產自動監(jiān)控與指揮系統(tǒng)實現(xiàn)172條、總計1220公里長的油氣輸運管道的集中管控，大屏可視化展示。

遼河油田充分發(fā)揮鉆采院技術力量，將信息技術與自動控制設備相結合，已經完成2291口井、45座站的試點建設。在曙光采油廠實現(xiàn)了產液量的自動計量和汽竄報警停抽；在特油公司實現(xiàn)了井口、井下實時動態(tài)數(shù)據(jù)采集。

長慶油田成功探索出適合“三低”油氣藏有效益開發(fā)的數(shù)字化管理模式，將開發(fā)生產前端的數(shù)字化與勞動組織結構和生產工藝流程優(yōu)化相結合，已經完成8834口井、294座站的數(shù)字化建設，正在全面推廣。長慶蘇里格氣田預計產能達到200億立方米時，用工控制在2000人以內，有力支撐油田快速發(fā)展。

塔里木油田數(shù)字化建設起點高，單井產量高，已經完成212口井、50座站的數(shù)字化建設，目前正在研究全油田推廣方案。英買力、克拉

2、迪那氣田自動化率達到100%。其中克拉2氣田通過對生產全過程監(jiān)控，有效保證井口、處理廠內各裝置安全運行，為西氣東輸管線提供穩(wěn)定氣源。

新疆油田通過融合信息化、自動化系統(tǒng)，將現(xiàn)場生產管理由傳統(tǒng)的經驗管理、人工巡檢，轉變?yōu)橹悄芄芾?、電子巡井；將前方分散、多級的管控方式，轉變?yōu)楹蠓缴a指揮中心的集中管控，已經完成3914口井、609座站的數(shù)字化建設，正著力推進改造進度。陸梁油田實現(xiàn)了市區(qū)外240公里范圍生產現(xiàn)場的遠程監(jiān)控，大大改善了沙漠油田一線員工的生產生活條件。

西南油氣田積極試點高含硫天然氣田的數(shù)字化建設，已經完成233口井、251座站的數(shù)字化建設。在利用信息技術、自動化技術提高安全生產、實施集中管控等方面正做著有力探索。

吉林油田推進信息化和自動化集成應用試點，已經完成111口井、303座站的數(shù)字化試點建設，長嶺氣田初步實現(xiàn)了單井、集氣站、指揮中心為生產控制單元的三級生產管理網(wǎng)絡。

大港油田依托地面簡化優(yōu)化工程的實施，經過近幾年的大規(guī)模建設，成功實現(xiàn)了油水井自動計量和診斷；實現(xiàn)了老油田撤銷計量站、停運摻水系統(tǒng)、縮短工藝流程，達到了優(yōu)化工藝、節(jié)能降耗、高效管理的目的，已經完成2324口井、25座站的數(shù)字化建設，正

總結

華北油田逐步形成了自我為主研發(fā)、建設、管理和維護的發(fā)展模式，已經完成1779口井、201座站的數(shù)字化建設。通過采油五廠數(shù)字化示范建設試點，推動以區(qū)塊、油田為單元整體建設和勞動組織形式轉變。2009年在沁水盆地建成國內第一個數(shù)字化的煤層氣田。目前用工控制在400人，而傳統(tǒng)管理卻需要1300人。

（二）由于條件不同、重視程度不一，各油氣田企業(yè)的數(shù)字化建設范圍、規(guī)模也不同。

通過綜合分析各油氣田面向生產操作過程的數(shù)字化建設，可以看出油井與氣井建設的不均衡、井與站建設的不均衡、東部與西部建設的不均衡、新區(qū)與老區(qū)建設的不均衡。

在單井方面，目前集團公司油氣水井總計22.8萬口，已經實現(xiàn)數(shù)字化自動采集和監(jiān)控的約2.36萬口，占總井數(shù)的比例為10.3%。其中油水井21.9萬口，實施數(shù)字化的比例為9.0 %；氣井8996口，實施的比例為43.7 %。出于安全生產和管理的需要，數(shù)字化管理的氣井數(shù)普遍高于油水井。

在聯(lián)合站、中轉站、處理站、計量間等站的建設方面，據(jù)不完全統(tǒng)計，目前集團公司約11007座，實現(xiàn)數(shù)字化的站為2640座，約占24%。其中：聯(lián)合站已建606座，占總數(shù)的50.8%；中轉站已建472座，占總數(shù)的50.1%；處理站已建279，占總數(shù)的63.1%；計量間已建1283座，占總數(shù)的15.2%。

在地域方面，西部油田由于生產地域相對分散、自然環(huán)境惡劣，需要技術創(chuàng)新，數(shù)字化建設及探索較之東部油田實施的程度和數(shù)量都比較高。從單井角度統(tǒng)計數(shù)字化建設程度可知，新疆15.1%、長慶22.3%、塔里木16.2%；而，大慶1.5%、遼河10.9%、吉林0.4%。

在試點建設進展方面，多數(shù)油田在新產能建設的同時，設計數(shù)字化應用環(huán)節(jié)，取得經驗和效益后，推廣實施到老油田改造。在建設規(guī)模上，多以局部試點實施為主，長慶、新疆等部分油田經過這幾年的快速發(fā)展，具有一定規(guī)模，成效明顯。如長慶蘇里格氣田3個處理廠、62座站點及2800余口氣井全部納入數(shù)字化管理，實現(xiàn)了自動采集、遠程傳輸、電子巡井、視頻監(jiān)控、遠程開關控制等功能，從而對整個氣田生產過程進行實時管控和決策指揮；新疆陸梁作業(yè)區(qū)2座處理站、62座計量站及1124口油水井完成數(shù)字化后，中控室搬遷到克拉瑪依市內，使油田生產步入了現(xiàn)代化的集中管理模式，大幅提高了生產管理效率。

（三）國際油公司始終把面向生產操作過程的數(shù)字化建設作為油田開發(fā)的重要基礎。

國外油公司開展數(shù)字化建設的時間比較早，持續(xù)進行了一系列的數(shù)字化技術的探索與應用。20世紀60年代，arco油氣公司在iatan east howard油田將自動化技術用于注水控制，并很快發(fā)展到報警、泵控、撬裝試井裝置等領域。20世紀90年代，dcs的功能越來越強，工作效率越來越可靠。隨著通信技術的發(fā)展，scada（supervisory control and data acquistion，即監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）越來越多地用于油田的生產控制與管理。進入21世紀后，各油公司的應用越來越普及，目前國際油公司基本上都實現(xiàn)了生產數(shù)據(jù)的自動收集、處理、計量；并在此基礎上進一步發(fā)展形成生產自動預警、生產裝置自動監(jiān)控、支持生產指揮決策。比如，英國石油公司的工程師可以通過測量井下壓力和溫度等參數(shù)的傳感器獲得實時數(shù)據(jù)，對生產進行監(jiān)控和優(yōu) 6

化，保證地層油氣達到最大采收率。殼牌石油公司對中東阿曼的3000多口油井通過數(shù)字化改造，實現(xiàn)了油田無人值守，所有員工可以在任何地點，實時獲得油井及其設備的實時數(shù)據(jù)，通過監(jiān)視持續(xù)的信息流，進行快速響應，實施遠程操作。bp公司已經在20個油田使用了油井監(jiān)測技術，獲得了1—3%的產量效益。

近些年，國際石油公司非常重視油田生產信息化和自動化建設，已經充分認識到在提高工作效率、降低生產和管理成本上的巨大作用，并不斷加大在這方面的投入，進一步實現(xiàn)企業(yè)流程再造，變革企業(yè)生產發(fā)展方式，提高企業(yè)經濟效益和增強競爭力。

二、油氣田生產數(shù)字化建設效果

油氣田生產數(shù)字化建設一開始就是從企業(yè)的戰(zhàn)略發(fā)展出發(fā)，從實際的生產管理需要出發(fā)，通過反復研究與實踐，實現(xiàn)了信息系統(tǒng)和自動化設備的充分結合，在優(yōu)化生產作業(yè)流程、精簡組織機構、提高企業(yè)管理水平、減少員工勞動強度、降低操作成本、提高安全生產等方面發(fā)揮了顯著作用，實現(xiàn)了生產發(fā)展方式的轉變，在一線生產管理中發(fā)揮了實際作用，取得了很好的效果，真正體現(xiàn)了為企業(yè)創(chuàng)效、為員工謀福。具體表現(xiàn)在：

（一）改變了傳統(tǒng)的生產管理方式，提高了工作效率和管理水平數(shù)字化建設使生產管理方式轉變成為可能，使現(xiàn)場生產管理由傳統(tǒng)的經驗管理、人工巡檢、大海撈針、守株待兔的被動方式，轉變?yōu)橹悄芄芾?、電子巡井、精確制導的主動方式。將前方分散、多級的管 7

控方式，轉變?yōu)楹蠓缴a指揮中心的集中管控，這些方式的轉變有助于圍繞生產運行管理，優(yōu)化工藝參數(shù)、簡化工藝設施，優(yōu)化生產過程，從而大大提高生產效率。例如巡井由平均3天一次，提高到5-10分鐘一次，效率提高了800倍。

（二）優(yōu)化了生產管理流程，減少了一線用工總量，節(jié)約了成本 將數(shù)字化與勞動組織結構和生產管理流程優(yōu)化相結合，使作業(yè)區(qū)與聯(lián)合站共建、井站結合、多站合建成為可能，從而減少了管理層級，控制了一線用工總量，構建了與數(shù)字化管理相配套的新型勞動組織架構。例如長慶西峰油田由原來的五級流程轉變?yōu)槿壛鞒毯?，用工總量?700人下降到1000人以內，新疆陸梁油田優(yōu)化流程后用工總量控制在500人以內，用工僅為新疆油田同等規(guī)模采油廠的20％，實現(xiàn)了市區(qū)外240公里生產現(xiàn)場的遠程監(jiān)控，改善了沙漠油田一線員工的生產生活條件。

（三）提供了更好的技術手段，保證人員、設備的安全和生產持續(xù)穩(wěn)定運行

電子巡井、實時跟蹤、過程監(jiān)控、智能預警等數(shù)字化技術的應用，能夠及時、準確、連續(xù)地掌握一線生產動態(tài)，保證了生產持續(xù)穩(wěn)定運行；實現(xiàn)了生產現(xiàn)場的自動連續(xù)監(jiān)控，一旦發(fā)生生產異常等情況可以及時采取措施，避免現(xiàn)場設備啟停帶來的風險；減少了員工和車輛的出行，降低了高壓、高溫裝置的巡檢、有毒有害環(huán)境下的操作風險。

(四)改善了員工的工作生活環(huán)境，提高了素質，體現(xiàn)了以人為本的理念

油田生產現(xiàn)場往往遠離城市，地域分散，環(huán)境惡劣，傳統(tǒng)的管理主要依靠現(xiàn)場人員值班，耗費大量的人力和物力。通過油氣田生產數(shù)字化，將員工從駐井看護、油區(qū)巡護、資料錄入等簡單、重復性勞動中解脫出來，員工集中居住。使員工的工作生活環(huán)境和生活質量得到大大改善；同時，員工有更多的時間學習和培訓，提高了素質，促進了一崗多能、復合型員工隊伍的建設。

油氣田生產數(shù)字化建設也是響應國家發(fā)展戰(zhàn)略的要求，節(jié)能降耗，清潔生產、保護環(huán)境的重要舉措，通過井站合并，減少了耕地、草原等占用；通過采用太陽能或風能等環(huán)保型供電方式，減少了碳的排放量，保護了環(huán)境。所有這些必將進一步提升企業(yè)形象，促進社會和諧發(fā)展。

三、油氣田生產數(shù)字化建設的體會和認識

通過這次調研，了解到不同油氣田生產數(shù)字化建設的成果和做法，深刻認識到數(shù)字化建設工作在勘探開發(fā)生產管理中的重要作用，主要有以下幾點體會和認識：

（一）油氣田生產數(shù)字化建設十分必要、實施效果明顯

面向生產操作過程的數(shù)字化建設，就是通過信息技術與工業(yè)生產的融合，緊緊圍繞生產運行管理，提高生產操作每個單元的自動化程度，保證了生產持續(xù)、穩(wěn)定、高效運行；為優(yōu)化生產管理流程，實施 9

精細化管理創(chuàng)造了條件，提供了保障，并根據(jù)生產管理特點，按流程建立勞動組織架構，優(yōu)化一線員工布局，從而把人和機器的效率發(fā)揮到最佳水平。長慶、新疆、塔里木等油田的實踐充分證明數(shù)字化建設十分必要的、能夠有力地支撐油田科學快速的發(fā)展。

（二）實施油氣田生產數(shù)字化建設的技術是成熟的、經濟可行的各油氣田地理特點、氣候條件、社會環(huán)境各不相同，井網(wǎng)密度、開發(fā)歷史和建設基礎差別較大，在數(shù)字化建設過程中通過不斷試點摸索，充分應用國內外的成熟技術和產品，逐步成功研發(fā)出適應當?shù)厣a實際和管理要求的技術和產品，并得到了實際的應用?？傮w上看技術是成熟的，產品大多實現(xiàn)了國產化，價格在不斷降低，并且形成了一些有效的建設模式。如以新疆陸梁為代表的沙漠油田數(shù)字化模式和以長慶蘇里格為代表的氣田數(shù)字化模式，對于后續(xù)數(shù)字化建設推廣具有十分重要的借鑒和學習意義。

（三）數(shù)字化生產管理融入到整個生產管理流程中，實用性強

數(shù)字化以油田或區(qū)塊為單位，分析優(yōu)化生產作業(yè)流程，從生產一線需求出發(fā)，與崗位相結合、與生產相結合、與安全相結合開展實施建設，解決生產過程中的實際問題，使生產操作的每個環(huán)節(jié)和過程都是基于數(shù)字化管理，成為日常工作的一部分，改變了以往的粗放型生產管理方式，管理更加科學和有效。體現(xiàn)了業(yè)務主導，滿足了實際應用需要。

（四）領導高度重視，員工積極參與、持續(xù)穩(wěn)定投入是成功的關鍵

數(shù)字化是一場深刻的管理革命，必須與優(yōu)化生產流程和組織結構相結合才能取得明顯的成效。實踐表明，只有企業(yè)的主要領導充分認識到數(shù)字化的作用和意義，大力支持，動員企業(yè)全體員工共同參與，才能克服困難，取得成功。

四、存在問題

數(shù)字化建設在一些油田取得了一定成效，但還存在著問題和不足，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（一）數(shù)字化建設沒有統(tǒng)一規(guī)劃，無企業(yè)統(tǒng)一標準，建設不平衡 集團公司層面尚未統(tǒng)一規(guī)劃，統(tǒng)一設計，還處在各油氣田公司自發(fā)組織建設，目前各油田采用的技術標準不統(tǒng)一，應用的產品設備不標準，數(shù)據(jù)開放性差，不同廠商的水平參差不齊。同時各油田公司投入不足、實施范圍和程度不同，建設不均衡。

（二）生產現(xiàn)場網(wǎng)絡基礎差

中轉站、聯(lián)合站、處理站與采油廠和油田的網(wǎng)絡連接通常采用有線的方式。而計量間和單井點多面廣，大多數(shù)遠離城市，地處偏僻的山區(qū)、戈壁或沙漠，可依托的公共通信資源稀缺，需要的投入較大，多數(shù)尚未接入公司企業(yè)網(wǎng)絡，嚴重制約了數(shù)字化的發(fā)展。

（三）數(shù)字化建設投入有限，缺乏專項投資

數(shù)字化建設投入主要來自新區(qū)產能建設投資和老區(qū)配套改造投資。由于成本控制，數(shù)字化建設的費用往往有限。通常，百萬噸產能的油田用于數(shù)字化建設的投入大約在2億元左右，在整個投資中不足3%。目前，往往還是通過擠占勘探開發(fā)的投資，直接影響了數(shù)字化的推進。

（四）認識理念的束縛

數(shù)字化建設是一場新的革命，是企業(yè)轉變生產發(fā)展方式的有效途徑，必將帶來管理思想、認識理念、體制、流程、組織模式、工作習慣的改變，會面臨機構固化、人員求穩(wěn)等困惑，需要積極的引導和疏通。

五、下一步工作建議

（一）總體思路

數(shù)字化建設要總體規(guī)劃，統(tǒng)一標準，因地制宜，穩(wěn)步推進。新區(qū)數(shù)字化建設要與產能建設同步進行；老區(qū)數(shù)字化建設要以井站工藝流程改造與數(shù)字化技術應用相結合為突破口，全面推進數(shù)字化應用?！笆濉逼陂g面向生產操作過程的數(shù)字化建設要作為重點工作來抓，力爭基本完成油氣田生產數(shù)字化建設任務。建議開展三方面的工作：一是，編制油氣田生產數(shù)字化建設指導意見，開展數(shù)字化建設標準研究，跟蹤國內外行業(yè)標準，建立中國石油油氣田生產數(shù)字化建設標準體系。

二是，編制油氣田生產數(shù)字化建設總體方案，開展可行性研究，引入物聯(lián)網(wǎng)技術，設立信息化專門項目，建成油氣田生產物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。三是，加強國際合作交流，吸收國內外先進技術和建設經驗，提高技術和產品的國產化率；培育擁有自主知識產權、高素質專業(yè)化的技術隊伍。

（二）“十二五”油氣田生產數(shù)字化建設的主要內容

近年來，基于井場、站庫等油田生產現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集、智能識別、數(shù)據(jù)融合、過程控制、參數(shù)優(yōu)化等油氣田物聯(lián)網(wǎng)建設凸現(xiàn)重要。將油氣田生產數(shù)字化建設和物聯(lián)網(wǎng)技術結合起來，統(tǒng)籌考慮，是油氣田信息化建設發(fā)展的必然趨勢。油氣田生產數(shù)字化建設主要包括數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡系統(tǒng)、生產管理系統(tǒng)、自動化控制系統(tǒng)和井站配套支持系統(tǒng)，共五個部分。

其中，數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡系統(tǒng)和生產管理系統(tǒng)與信息化的關系更為緊密，建議在“十二五”期間，以“油氣生產物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)”為項目名稱，完成老油田數(shù)字化改造。自動化控制系統(tǒng)、井站配套支持系統(tǒng)按油田配套項目組織實施。

（三）組織方式

數(shù)字化建設要繼續(xù)堅持“業(yè)務主導，部門協(xié)調”的原則，在各油氣田同步開展，全面推進。

（1）在集團公司層面設立項目建設指導委員會，負責項目的總體 13

協(xié)調。下設項目經理部和由生產工藝、自動化、信息等方面人員組成的技術專家組，負責項目的組織和技術把關。各油氣田建立相應的組織機構，負責項目的具體實施。

（2）由信息管理部和勘探與生產分公司在集團公司層面明確建設的目標范圍、技術標準，確定產品選型，統(tǒng)一組織入圍招標，并做好項目實施的全過程監(jiān)督與控制。

（3）由于項目具有實施范圍廣、資金投入大等特點，為充分調動各油氣田的積極性，建議根據(jù)各油氣田的工作量情況按年度直接下?lián)芙ㄔO資金，各油氣田在集團公司的總體框架下，按照信息管理部和勘探與生產分公司審定的方案組織實施。

（4）項目實施過程中要注重技術人才的培訓工作，總部技術專家組與各油氣田技術人員定期開展技術交流，把握項目技術方向，指導項目實施。

（四）投資估算

長慶蘇里格氣田數(shù)字化生產管理系統(tǒng)3年總投資2.8億元，平均每口氣井的自動化和信息化投資10萬元，其中信息化約為2.5萬元/井，集氣站（計量站）55萬元/站，處理廠496萬元/廠。

新疆陸梁油田數(shù)字化建設5年總投資1.2億元，平均油井5.5萬元/井，計量站40萬元/站，處理站500萬元/站。

根據(jù)長慶蘇里格氣田和新疆陸梁油田數(shù)字化建設的模式和經驗，結合其他油氣田的實施情況，初步測算油、氣、水井單井數(shù)字化建設 14

費用分別為2.9萬元，2.6萬元和2.1萬元，井場網(wǎng)絡建設的單井費用為2.5萬元?？紤]各油氣田建設方式的不同，老系統(tǒng)整合、接口開發(fā)和生產管理系統(tǒng)建設等因素，依據(jù)由集團公司統(tǒng)一投資建設規(guī)模為60%，初步估算油氣生產物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設總投資約為172億元。其中，油氣水井數(shù)字化建設費用為56億元，井場及站庫網(wǎng)絡建設為97億元，系統(tǒng)整合、接口開發(fā)及生產管理系統(tǒng)建設費用為19億元。

油田配套項目建設投資估算為96億元，其中，自動化控制系統(tǒng)10億元、井站配套支持系統(tǒng)86億元。

同時，由于建設投資較大，建議分別由總部信息化投資、勘探與生產分公司信息化配套專項投資和各油氣田配套投資分別投入。

信息化與自動化緊密結合是石油行業(yè)信息化建設的一個重要方向，有著廣闊的應用前景。通過長慶、新疆、塔里木等油氣田生產數(shù)字化建設的不斷實踐和積累，“十二五”期間應積極推進物聯(lián)網(wǎng)技術應用，搭建油氣田生產物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)平臺，從集團公司層面建設數(shù)據(jù)自動采集、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡、生產運行管理三個系統(tǒng)，配套自動化控制、井站配套支持兩個項目，全面實現(xiàn)生產操作過程的數(shù)字化，為集團公司持續(xù)調整優(yōu)化結構，加快轉變生產發(fā)展方式，實現(xiàn)科學發(fā)展，著力推進綜合性國際能源公司建設發(fā)揮巨大作用。